Rh(Ⅱ)催化吲哚衍生物[3+3]环化机理及产物性质分析

采用密度泛函理论研究了双铑催化3-重氮吲哚啉-2-亚胺与2H-吖丙因[3+3]内环化反应过程. 该过程主要包含铑金属卡宾体形成、 C―N键活化裂解和吲哚啉[3+3]内环化反应. 研究结果表明, 双铑催化剂发生偶联作用, 促进C-N偶联及2H-吖丙因C―N键裂解; 反应控速步骤为吲哚[3+3]环化反应过程, 铑催化剂在[3+3]环化前脱出. 对产物吡嗪并吲哚类化合物光电性质的分析表明产物具有较低空穴重组能, 吸收与荧光发射光谱存在较大斯托克斯位移. 因此该产物可作为潜在的空穴传输材料和荧光发射材料.     

开壳层微扰理论的性能研究

采用一系列开壳层分子来检验我们最近提出的开壳层微扰理论(J Chem Theory Comput,2009,5:931―936,简称OSPT)的有效性.我们首先采用双重态分子NH2来讨论OSPT的收敛性.微扰能量计算至400阶.基函数为6-13G.选择这个基函数是为了易于进行完全组态相互作用计算(简称FCI),以及和FCI结果比较.几何结构有3种:(1)N-H键长为平衡键长,(2)N-H键长为平衡键长的1.5倍,(3)N-H键长为平衡键长的2.0倍.在这3种情况下,键角∠HNH均为103.2°.在第一种情况,NH2完全为单参考态分子.随着N-H键长逐渐偏离平衡键长,NH2波函数开始显示出多参考态性质.从微扰量能的角度来看,在第一种情况,微扰能量很快就单调收敛至完全组态相互作用(简称FCI)的计算结果.第二种情况,微扰能量稍微有一点振荡,但也很快收敛至FCI的结果.第三种情况对单参考态微扰理论是一种考验,微扰能量振荡比较明显,收敛较慢.在这3种情况下,我们提出的OSPT微扰方法均比文献中报道的ZAPT(the Z-averaged perturbation theory)方法和RMP方法(restricted ...     

溶剂效应计算中两种积分方法的比较研究

采用多面体表面模拟溶质空腔, 讨论了溶剂效应计算中近似积分方法和解析积分方法的平行性和收敛性. 我们发现: 对所研究的40个中性分子, 近似方法和解析方法之间的平行性较好; 但是, 对于20个正离子和27个负离子, 当溶质空腔分别为0.002和0.001 a.u.的等电荷密度面时, 近似方法和解析方法之间的平行性较差, 因此, 近似方法的可靠性不一定有保证. 我们还发现当多面体的表面无限趋近空腔的表面时, 不管采用何种多面体序列, 近似方法和解析方法的基态总能量都基本趋向同一极限值.     

新工科视域下物理化学实验的延展性探索*——以二组分固-液相图绘制实验为例

以物理化学实验中二组分固-液相图绘制实验为例,通过科学设计,充分利用实验中步冷曲线数据自动采集的时间,引入大型仪器差示扫描量热仪(DSC)绘制相图的拓展实验。在不显著增加教学课时的前提下,有效促进了科研资源参与人才培养,实现了课堂内容的拓展与延伸,提高了学生的学习热情和实践能力,助力新时代需求的创新型工科人才培养。     

稀溶液中化学势的计算以及渗透压公式的推导

将溶液中某组分化学势的计算方式归纳为两种:(1)利用气液平衡时,溶液中某组分的化学势和气相中该组分的化学势相等这一关系来计算;(2)利用溶液中某组分化学势的全微分表达式直接积分来计算。在此基础上,给出了渗透压公式的一种新推导方式,并指出部分物理化学教材关于渗透压定义(Π=p2-p1)的不合理性以及推导渗透压时存在的不妥之处。     

极性分子键角与键偶极矩的关系

研究了基态极性分子的键角和键偶极矩之间的关系。我们采用原子偶极矩校正的Hirshfeld （ADCH）电荷来计算键偶极矩,利用电子的局域函数和键临界点处的局域函数值来分析键的电子结构。通过对IVA族（IVA = C,Si,Ge）、VA族（VA = N,P,As ）、VIA族（VIA = O,S,Se）和VIIA族（VIIA = F,Cl,Br）元素形成的系列共价型基态分子,以及环状基态分子的键角和键偶极矩数据进行分析,发现在键的电子结构类似的情况下,由于键偶极矩的排斥作用,这些分子的键角随键偶极矩的增加而增大。这一发现有助于加深我们对分子几何结构的认识。     

TiO2基态和激发态的几何结构、激发能和偶极矩

采用二阶微扰理论MP2、密度泛函B3LYP方法和含时密度泛函TD-B3LYP方法分别优化了TiO₂分子的基态¹A₁和六个激发态¹B₂、³B₂、¹B₁、³B₁、¹A₂和³A₂的几何结构. ¹A₁、¹B₂、³B₂、¹B₁和³B₁具有弯曲几何结构, ¹A₂和³A₂具有线性对称结构. 我们发现激发态¹B₂、³B₂、¹B₁和³B₁键偶极矩的数值大小顺序和相应的键角大小顺序完全一致. 另外, 采用完全活化空间自洽场(CASSCF)CASSCF(6,6)、CASSCF(8,8)、多参考组态相互作用(MRCI)和含时密度泛函TD-B3LYP 计算了TiO₂ 分子各激发态的垂直激发能和绝热激发能. 对¹B₂、³B₂和¹B₁三个态, MRCI/CASSCF(6,6) 计算的垂直激发能和绝热激发能与已有的实验值最接近. 对其他三个激发态³B₁、¹A₂和³A₂, 计算的激发能和文献报道的激发能计算值基本一致. 最后, 还计算了TiO₂分子的基态和激发态的偶极矩. 对¹A₁和¹B₂态, 偶极矩的计算值与已有的实验值相吻合. 采用原子偶极矩校正的Hirshfeld 布居方法计算了TiO₂分子在¹A₁、¹B₂、³B₂、¹B₁和³B₁态时各原子的电荷, 发现从基态到激发态偶极矩的变化与电荷从氧原子向钛原子的转移有关. 整个计算中还考察了基函数cc-pVDZ、cc-pVTZ和cc-pVQZ对计算结果的影响.