C4H4Y (Y＝O, S, Se)与BX3 (X＝H, F, Cl)作用的计算化学研究

采用量子化学的密度泛函B3LYP和二阶微扰MP2(full)方法对C₄H₄Y (Y＝O, S, Se)与BX₃ (X＝H, F, Cl)形成的电子授受型复合物进行了研究, 所得18个复合物的构型包括BX₃位于C＝C双键上方的π-p作用型和B与O, S, Se直接作用的n-p作用型. 体系C₄H₄Y-BH₃以n-p作用型较为稳定, 体系C₄H₄Y-BF₃, C₄H₄Y-BCl₃的π-p和n-p作用型复合物稳定性相当. 对各复合物的几何构型、振动频率和自然键轨道分析表明, 复合物的形成过程中均存在几何构型的改变、电荷的转移和振动频率的变化, 它们的变化规律与复合物稳定性的变化规律基本一致, 即按H, F, Cl的顺序依次降低.     

Theoretical studies on fullerene C4o′s derivatives C4o X2 (X =H, F, Cl, Br)

应用密度泛函理论在B3LYP/6 31G*水平上对C40X2 (X=H,F,Cl,Br)进行研究.研究结果表明,C40X2 (X=H,F,C1,Br)在热力学上是稳定的,卤化衍生物的稳定性随卤素原子序数的增大而降低,最有利的衍生化方式是1-4加成,1-2与1-4加成的卤化和氢化衍生物在所研究的分子中较为稳定.这些研究有助于理解富勒烯衍生物的衍生化模式.     

C_(80)X_(12)(X=H,F,Cl,Br)的结构和稳定性

为了考察勒烯衍生物结构与稳定性关系,采用密度泛函理论方法对C80X12(X=H,F,Cl,Br)进行了系统计算究.结表明,在C80X12(X=H,F)异构体中,最低能量异构体都违反五元环分离规则.然而,在C80X12(X=Cl,Br)异构体中,最低能量异构体都满足五元环分离规则.由于van der Waals半径较小,H或F加成到碳笼上时外部原子之间排斥作用小,因此在其优结构中,H或F优先加成到2个五元环共用碳原子上.相反,对于氯化、溴化勒烯,为了避免外部加成原子之间在重空间排斥作用,其优结构中Cl或Br优先加成到1,4-位点上.计算结还显,氢化、卤化反应热(C80+6X2→C80X12)遵循如下顺序,即C80F12>C80Cl12>C80H12>C80Br12.这些结表明勒烯衍生物稳定性和衍生化模与加成原子尺和电性有关.     

HNCS与CX(X=H,F,Cl)自由基反应的理论研究

用量子化学密度泛函理论的UB3LYP方法,在6-31 G^*水平上按BERNY能量梯度解析法全参数优化了HNCS与CX(X=H,F,Cl)反应势能面上各驻点的几何构型,通过同一水平的振动频率分析确认了中问体和过渡态,并得到各驻点的零点能校正(Ezpc)．通过内禀反应坐标(IRC)计算确认了反应物、中间体、过渡态和产物的相关性并得到最小能量途径(MEP)．为了得到体系势能面的更准确信息,在各驻点的UB3LYP／6-31 G^*构型基础上,又进行了UQCISD(T)／6-311 G^**水平上的单点能计算,得到体系的势能面信息和可能的反应机理．应用变分过渡态理论及最小能量途径半经典绝热基态(MEPSAG)、小曲率半经典绝热基态(SCSAG)隧道效应校正的方法计算了标题反应在250～1500K温度范围内的速率常数．研究结果表明,HNCS与CX自由基反应是通过分子间H原子迁移及N—C键的断裂,生成产物CS NCXH．反应均为放热反应．     

C_(56)X_(10)(X=F,Cl,Br,I)的结构稳定性和电子性质

采用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(GGA)方法对C56X10(X=F,Cl,Br,I)的结构稳定性和电子性质进行了计算研究.结构稳定性计算表明:对于C56X10(X=F,Cl,Br,I),能隙、反应热、最大振动频率和最小振动频率都随着X原子序数的增加而减小,表明C56X10(X=F,Cl,Br,I)的稳定性随着X原子序数的增加而逐渐降低,其中C56F10最为稳定.前人在实验上已成功合成出C56Cl10,因此,我们推测C56F10有望在实验上成功合成.前线轨道计算发现,C56相邻的五边形公共顶点以及两个六边形-五边形-六边形公共顶点是笼子中化学活性最强的部位,有利于卤族元素的外部吸附.此外,计算结果还显示,C56X10(X=F,Cl,Br,I)的电负性随着X原子序数的增大而逐渐减弱,C—X基团的电负性因位置的不同而不同.     

C72衍生物C72X4（X=H,F,Cl）的理论研究

在混合密度泛函B3LYP理论下,用6-31G*基函数对富勒烯C72及其衍生物C72X4(X=H,F,Cl)进行了几何构型优化。计算了分子静电势、前线轨道能级差、反应能、核独立化学位移(NICS)和振动频率。计算结果表明,C72(#11188)球外负静电势出现在一对相邻五边形公共顶点以及两个六边形-五边形-六边形公共顶点区域,这些点即为化学反应中最可能的活性点;C72X4均是势能面上的稳定驻点;C72X4的能隙比C72大,这些加成反应都是放热的,并且具有很强的芳香性。因此它们都有可能合成出来。     

C3H2环丙烯基自由基与O(3P)反应机理的理论研究

本文用量子化学密度泛函方法对C3H2 (环丙烯基自由基)与O(3P)反应的机理进行了理论研究。在B3LYP/6-311++G**计算水平上优化了各驻点（过渡态,中间体,产物）的几何结构,在QCISD(T)/6-311++G**水平下计算了各物质的单点能量,在两种水平下计算了298K和600K时的能量。计算结果表明：C3H2 + O(3P) 反应可以生成P1 (C2H +HCO),P2 (C2H2 + CO) 和P3 (HC3O+H)三种产物。生成P1反应通道的能垒最低,即P1为主要产物,与实验的结果一致。产物P1可以通过路径：R→ IM1→ IM2→ P1获得。本文详细地讨论了C3H2 + O(3P) 的反应机理,并从理论上对实验结果进行了验证。研究结果有助于深入理解C3H2 + O(3P)反应机理以及C3H2在大气中的燃烧过程。     

C56X10(X=F,Cl, Br,I)的结构稳定性和电子性质

采用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(GGA)方法对C56X10(X=F, Cl, Br, I)的结构稳定性和电子性质进行了计算研究. 结构稳定性计算表明: 对于C56X10(X=F, Cl, Br, I), 能隙、反应热、最大振动频率和最小振动频率都随着X原子序数的增加而减小, 表明C56X10(X=F, Cl, Br, I)的稳定性随着X原子序数的增加而逐渐降低, 其中C56F10最为稳定. 前人在实验上已成功合成出C56Cl10, 因此, 我们推测C56F10有望在实验上成功合成. 前线轨道计算发现, C56相邻的五边形公共顶点以及两个六边形-五边形-六边形公共顶点是笼子中化学活性最强的部位, 有利于卤族元素的外部吸附. 此外, 计算结果还显示, C56X10(X=F, Cl, Br, I)的电负性随着X原子序数的增大而逐渐减弱, C—X基团的电负性因位置的不同而不同.     

卡宾与醚C—H键插入反应的理论研究（Ⅳ）：CX2（X=H,F,Cl）与甲基苄基醚C—H键的插

卡宾与醚类中不同 C—H键的插入反应可生成众多的不同产物 ,是有机化学中令人感兴趣的研究课题 ,对此已有一些实验研究[1～ 5] ,其主要结论由产率分析而得 .在前文[6～ 8] 中 ,我们曾用量子化学方法分别研究了 CX2 (X=H,F,Cl)与二甲醚和甲乙醚的 C— H键插入反应 .林启君等[3] 在实验上研究了二溴卡宾与甲基苄基醚的 C—H键插入反应 ,从产率分析可知 :苯基将使其相邻的碳原子即苄基中与氧原子相连的 α-C上的 C—H键更容易与卡宾发生插入反应 .本文用密度泛函理论在 B3 L YP/ 6-3 1 G(d)水平上研究了卡宾 CX2 (X=H,F,Cl)与甲基苄…     

C40X2（X=H,F,Cl,Br）的理论研究

应用密度泛函理论在B3LYP/6-31G*水平上对C40X2(X=H,F,Cl,Br)进行研究.研究结果表明,C40X2(X=H,F,Cl,Br)在热力学上是稳定的,卤化衍生物的稳定性随卤素原子序数的增大而降低,最有利的衍生化方式是1-4加成,1-2与1-4加成的卤化和氢化衍生物在所研究的分子中较为稳定.这些研究有助于理解富勒烯衍生物的衍生化模式.     

C28X4（X=H,Cl）,CX4（X=H,Cl）的结构和电子光谱的理论研究

用ＩＮＤＯ法对Ｃ２８Ｘ４（Ｘ＝Ｈ，Ｃｌ）和ＣＸ４（Ｘ＝Ｈ，Ｃｌ）进行几何构型优化，得到Ｔｄ对称性的构型Ｃ２８Ｘ４有４种键、４种不等同原子，基态为稳定的闭壳层分子，以此构型为基础计算了上述分子的电子光谱，并预测Ｃ２８Ｘ４的电子光谱。     

C4H6O,C4H6S与XF (X＝F,Cl, Br)分子间卤键的电子密度拓扑研究

运用MP2/aug-cc-pVDZ方法对2,5-二氢呋喃, 2,5-二氢噻吩与XF (X＝F, Cl, Br)之间的卤键作用进行了理论研究. 研究发现: C₄H₆O, C₄H₆S与XF之间不仅存在O(S)…XF n型卤键, C＝C双键与XF分子亦可形成π型卤键|对于C₄H₆O与XF之间的n型和π型卤键以及C₄H₆S与XF之间的π型卤键, 卤键键能ΔE、键鞍点处的电子密度ρ(r_c)以及电子给体到受体之间的电子转移数Δq(XF)均按B…F₂＜B…ClF＜B…BrF (B＝C₄H₆O, C₄H₆S)的顺序依次增大|对于卤键键能较大的体系C₄H₆O…BrF(n), C₄H₆O…BrF(π), C₄H₆S…F₂(n), C₄H₆S…ClF(n), C₄H₆S…BrF(n), C₄H₆S…BrF(π), 卤键作用介于离子键和共价键之间|而对于其它的卤键键能较小的体系, 卤键作用为闭壳层静电作用.     

C_(60)环酮衍生物C_(66)H_8O与C_(67)H_(10)O顺反异构体的结构及光谱研究

用AM1，INDO/CI方法研究了C60与2-环己烯-1-酮和2-环庚烯-1-酮[2+2]环加成所得衍生物C_(66)H8O和C67H1O的结构。结果表明，两种衍生物的顺反异构体都只具有C1对称，C66H8O的顺式异构具有较低的能量和较小的偶极矩，C67H10的顺式并构体能量较低，但偶极矩较大，以优化构型为基础，计算加成产物的UV谱，对电子跃迁进行了理论指认，并分析了光谱移动的原因。     

C2H5C60H的加成产物的结构和光谱性质的量子化学研究

用INDO系列方法对C₂H₅C₆₀H的1,2-加成和1,4-加成两种产物异构体的结构进行了理论研究,结果表明1,2-C₂H₅C₆₀H具有Cs对称性,1,4-C₂H₅C₆₀H没有任何对称性,1,2-C₂H₅C₆₀H的总能量比1,4-C₂H₅C₆₀H的低。以此优化构型为基础,计算了两种产物异构体的电子吸收光谱,讨论了其光谱红移的原因,同时对产物的NMR谱进行了探讨。     

Quantum-chemical Study on the Structures and Properties of Uracil-BX3 （X = F, Cl） Complexes

1 INTRODUCTION The intermolecular interaction of bases in DNA or RNA is of immense interest and significance to che- mists and biologists alike. The interactions of these bases with metal cations, solvent molecules and other small molecules or ions would affect the struc- ture and biological properties or recognition process,which has been investigated widely[1～8]. Boron contained compounds are electron deficient com- pounds and have been extensively used as catalysts in chemical react…     

氮原子与卤代甲烷反应的直接氢抽提过程研究

利用B3LYP理论研究了N(~4S)+CH_3X(X = H, F, Cl)反应体系的直接氢抽提过 程,分别得到了各反应物、产物和过渡态的优化构型和谐振频率。同时应用了6- 31G(d), 6-311+G(d,p)和6-311+ + G(2d,2p)基组,考察其大小对反应体系中各物 种构型及能量的影响。理论计算表明,随着基组的增加,反应势垒逐渐降低,反应 吸热减少。对比取代甲烷的情形,结果表明反应过程中卤素原子具有典型的诱导效 应,降低了抽提势垒。     

气相反应C_(60)+O_3=C_(6O)(C_(2v))+O_2热力学函数的计算

计算了气相反应C60＋O3＝C6O（C2v）＋O2的热力学函数．得到了该反应Gibbs自由能的具体数值，结果表明在所研究的温度范围内Gibbs自由能为负值，从热力学角度来说，该反应可以自发进行,在计算该气相反应热力学函数的基础上，给出了气相C6O（C2v）的标准热力学函数     

Theoretical investigation of adenine–BX3 (X=F,Cl) complex

Geometries and binding energies are predicted at B3LYP/6-311+G* level for the adenine–BX₃ (X=F,Cl) systems and four conformers with no imaginary frequencies have been obtained for both adenine–BF₃ and adenine–BCl₃, respectively, and single energy calculations using much larger basis sets (6-311+G(2df,p)) and aug-cc-pVDZ were carried out as well. The most stable conformer is BF₃ or BCl₃ connected to N₃ of adenine and with the stabilization energy of 22.55 or 20.59 kcal/mol at B3LYP/6-311+G* level (BSSE corrected). The analyses for the combining interaction between BX₃ and adenine with natural bond orbital method (NBO) and the atom-in-molecules theory (AIM) have been performed. The results indicate that all the conformers were formed with σ–p type interactions between adenine and BX₃, in which pyridine-type nitrogen or nitrogen atom of amino group offers its lone pair electron to the empty p orbital of boron atom and the concomitances of charge transference from adenine to BX₃ were occurred. Frequency analysis suggested that the stretching vibration of BX₃ underwent a red shift in complexes. Adenine–BF₃ complex was more stable than adenine–BCl₃ although the distance of B–N is shorter in the later.