环戊二烯分子内π电子的离域是失稳定的--分子内π和σ轨道分离法

为环戊二烯分子中非平面片断的片断轨道的建立提供了一个新的方法和计算程序 .分子内的Morokuma作用能的计算表明 ,“π电子的离域是失稳定的”与“离域的π体系是失稳定的”是两个完全不同的概念 .π电子离域的结构效应完全取决于 σ体系对离域的作用 .在环戊二烯分子中 ,π电子的离域和离域的π体系均是失稳定的 .在苯分子中 ,π电子的离域是失稳定的 ,它的离域π体系也是失稳定的 .但在 D6 h中 ,离域 π体系是“较小失稳定”的 .应该强调 π与 σ电子间空间作用对分子性能的重大影响 ,以改变经典有机结构理论重 π轻 σ电子效应的研究模式     

超价分子SO2和SO3成键性的研究

SO2,SO3和H2SO4这样的分子,由于其中S原子的"超价”(supervalent)而被称为"超价分子”.对于它们的成键特性,除早期价键理论的共振论观点外,一般都采用简单分子轨道理论观点加以解释,认为在SO2和SO3分子中,诸原子在同一平面上,S原子sp2杂化,与O原子形成σ键,S的另一个p轨道与分子平面垂直,其余O原子也各有一个与分子平面垂直的p轨道,这些p轨道线性组合形成离域π轨道.SO2中的离域π键是Π43,SO3中则是Π64.之后对S原子d轨道是否参与成键的研究表明,S的dπ轨道可以与O的pπ轨道形成π键,认为S原子d轨道参与了π键的形成[1,2].本文通过分子轨道理论的自洽场法从头算和价键理论的广义价键法(Generalized Valence Bond,GVB)计算,根据计算结果对SO2和SO3的成键性做进一步的讨论.......     

简单多原子无机共价分子的“键类数”计算及应用

本文提出了计算简单多原子无机共价分子中不同键型(σ键、π键和孤对电子——非键)键数目——“键类数”的方法,建议了几个计算“键类数”的简单公式,并讨论了它们在利用价层电子对排斥理论推断分子几何构型,确定分子的路易斯结构和判断分子中是否可能有非定域大π键形成等方面的应用。     

环戊二烯分子内π电子的离域是失稳定的——分子内π和σ轨 …

为环戊二烯分子中非平面片断的片断轨道的建立提供了一个新的方法和计算程序。分子内的Ｍｏｒｏｋｕｍａ作用能的计算表明,“π电子的离域是失稳定的”与“离域的π体系是失稳定的”是两个完全不同的概念。π电子离域的结构效应完全取决于σ体系对离域的作用。     

有关书写离域大π键π_n~m表达式的一点经验

Huckel用原子轨道的线性组合(L’CAO)的分子轨道理论对共轭分子进行了近似处理,形成了 Huckel分子轨道法(HMO法)。HMO法认为形成离域大π键的条件为:(1)形成离域大π键的原子均在同一平     

三氧化硫分子杂化轨道的探讨

分别选用量子化学从头算MP2、QCISD、CCSD法和密度泛函B3LYP方法,在6-311++G(3df,3pd)基组水平下对SO_3分子的结构进行了优化比较,结果显示QCISD/6-311++G(3df,3pd)条件下的计算结果最优。在此条件下,用自然键轨道理论(NBO)对SO_3分子的杂化轨道、杂化方式、离域π键进行了研究。结果表明S原子采取sp~2等性杂化,杂化后形成含3对电子的sp~2轨道和1个空的3p_z轨道,O原子采取sp~3不等性杂化。S与O原子之间的σ键为S→O配位键,3个O原子各1对2p_z孤对电子与S原子的3p_z空轨道形成π_4~6离域π键。Mayer键级显示S=O键级为1.77,呈现明显的双键特性。     

多烯链平均π电子离域能的递变函数研究

离域能或共振能ED是一个共轭多烯体系中π电子能Eπ与相应数目n个孤立乙烯双键中π电子能总和nEπ之差量[1],即ED=Eπ-nEπ(c=c),由于离域能随双键数目增加而逐渐增大,大小不同的多烯链化合物总离域能不便比较.蒋明谦曾提出了著名的有机结构型性能的同系线性规律,他用多烯链每一个碳碳键上的平均离域能(或每个碳碳双键上的平均离域能)对同系因子(1/α)2/n作图,发现二者均具有良好的直线关系,如H(CH=CH)nH系列,碳碳双键上的平均离域能与同系因子成线性关系,相关系数为0.994,H(CH=CH)nC+H2系列,碳碳键上的平均离域能与同系因子线性相关,相关系数亦为0.994[2].但对于不同系列而言,碳碳键上的离域能和碳碳双键上的离域能不便比较.     

用分子片轨道逐步剔除法研究电子离域

估计分子中不同类型的电子离域作用（如p-π → d-π和p-π → σ~*）的相 对强弱对理解分子中化学键的本质有关键的作用。剔除某一分子片轨道（d-π或σ ~*）后分子体系能量的改变可用来计算电子离域到该轨道的离域能。由于轨道之间 的相互作用,使离域能的计算与轨道剔除的次序有关。为克服这种不确定性,可以 逐步轮流增加某一对特定轨道（d-π和σ~*）的库仑积分,以使这对轨道在分子波 函数中的比重逐步减少,即将这对轨道轮流逐步剔除。这样可将轨道间的相互影响 减小以至消除,从而得到各轨道的精确的离域能。以H_3PO中P-O键为例说明了轨道 逐步剔除方法的应用。     

应用分子图形学、分子力学、量子化学及静电势研究农药分子结构与性能的关系（Ⅴ）──磺酰脲类分子中的化学键及电子结构

用半经验分子轨道方法ＭＮＤＯ及ＣＮＤＯ／２对农药分子结构进行计算，确认磺酰脲超高效除草剂分子中存在３个原子平面，分别形成离域π键，硫原子的空ｄ轨道参与了共轭体系的形成，静电势计算结果表明在分子两侧存在着２个明显的负电势区域，该结构与分子活性密切相关。     

HMO理论教学中的两个问题

休克尔分子轨道理论(以下写为 HMO),在解释共轭体系的结构,静态化学性质及预测反应方向等问题上,发挥了很大的作用。虽然它具有定性的或至多不过是半定量的特征,但由它引出的离域π键分子轨道和离域能等概念却是重要的,特别是由休克尔特征量做出的分子图,在研究共轭分子的静态及反应性能上起着指导作用。但是,由于 HMO 中所做的近似太多,导致了该理论的粗略性,我们在“物质结构”课程教学中,遇到了一些有关的问题,现提出来和大家讨论。     

用量子化学从头计算研究苯的芳香性(英文)

用 LEMAO-3G 基组计算苯分子,优选轨道指数调节因子时,考虑到π键和σ键的差异而将ζ_(C2π)和ζ_(C2π)分开优选,得到苯的最佳调节因子组为:ζ(H1S)=1.26,ζ_(C1S)=1.0039,ζ_(C2π)=1.00761,ζ_(C2σ)=1.1043。据此算得苯分子的总能量为-229.167274a.u.,维里系数为1.00000。所得各价轨道的能量和 ESCA 数据基本相符,并与 Fischer-Hjalmars 等很接近于 Hartree-Fock 极限的计算值颇一致,而所用基组则和他们不同.分析上述结果可知:苯的芳香稳定性的原因,不仅在于其环形共轭体系中的离域作用,与之相对立而又相联系的诸轨道“收缩”或“定域”效应也起重大作用.而且σ轨道的离域与定域在其中起着比π轨道更大的作用.当σ-轨道因“动能压力”减小而显著收缩时,π电子轨道仅发生微小的收缩而呈较σ电子更弥散的状态.这一方面使π电子有较大的总能量,因而能很好地传递电子效应;另一方面使σ电子总能量降低更多,从而使苯分子总体有较大稳定性.     

应用分子图形学,分子力学,量子化学及静电势研究农药分…

用半经验分子轨道方法ＭＮＤＯ及ＣＮＤＯ／２对农药分子结构进行计算，确认磺酰脲类超高效除草剂分子中存在３个原子平面，分别形成离域π键，硫原子的空ｄ轨道参与了共轭体系的形成，静电势计算结果表明在分子两侧存在着２个明显的负电势区域，该结构与分子活性密切相关。     

定域分子轨道中的σ—π分离

对含重键的分子体系,分子轨道定域化会涉及到两种完全不同的重键描述,即等价的重键或“香蕉”键和不等价的σ和π键,文献曾利用杂化轨道法对此进行过讨论。对于定域分子轨道,具体得出哪种描述取决于所采用的定域准则及计算中采用的近似方法。对于从头算法的定域化研究,Boys定域准则强烈地趋向于等价重键描述;Ruedenberg定域准则只是对未共轭的重键体系有较强的等价重键描述倾向,对共轭的重键体系,这种倾向性明显减     

丙烯酰基正离子的红外光解离光谱研究

利用脉冲激光溅射-超声分子束载带离子源在气相中产生了[H_3C_3O]~+和[D_3C_3O]~+离子及贴附CO的[H_3C_3O?CO]~+和[D_3C_3O?CO]~+络合物离子.通过贴附CO的络合物离子的红外光解离光谱实验获得了[H_3C_3O]~+和[D_3C_3O]~+离子的红外光谱.通过比较实验光谱和理论模拟光谱,确定了[H_3C_3O]~+离子为丙烯酰基正离子,其电子基态为~1A′,具有C_s对称性.适应性自然密度划分分析方法(Ad NDP)成键分析表明,丙烯酰基正离子除了定域的CH,CC,COσ键和两个简并COπ键以外,还存在一个离域的三中心两电子CCCπ键.     

锇杂苯的电子结构及芳香性

使用密度泛函理论及片段轨道相互作用分析方法,研究了典型的锇杂苯的电子结构和芳香性.结果表明,锇碳六员环具有较好的环平面性及键的离域性,占据的锇dxz轨道与碳环的3π空轨道之间的反馈π键相互作用,使得环上离域π电子数满足Hückel的4n+2规则,计算的环外质子化学位移、同键反应芳香性稳定化能、绝对硬度和磁化率增量数据均表明锇杂苯具有芳香性.     

NO_2的分子结构

众所周知,NO_2是角形分子,具有顺磁性.但是,对分子中单电子是在中心原子N的未成键的σ轨道上还是在大π键轨道上至今仍然没有统一的看法.大多数的教材和文献上目前比较一致的看法是,N原子采取sp~2杂化或介于sp杂化和sp~2杂化之间,分子中有二个σ键和一个П_3~3大π键,单电子占据大π键轨道     

以咔唑为π-桥的D-π-A型有机染料分子的合成与性能

本文分别以三苯胺、N-苯基咔唑和吲哚[3,2,1-jk]咔唑为给体,选择3,6-和2,7-位连接的咔唑为π-桥与氰基乙酸受体键连合成了两个系列共6个D-π-A型染料分子,研究了以它们为光敏剂的染料敏化太阳能电池器件的光伏性能.通过对比发现,给体单元相同的染料分子,以2,7-位连接的咔唑为π-桥时其共轭骨架的π-电子离域比3,6-位连接更好,因而其分子内电荷转移吸收明显变宽并增强,表现出更好的分子捕光能力,相应电池器件的短路电流密度(J_(sc))更大,展示了更高的光电转换效率;当π-桥相同时,给体单元由三苯胺依次变换为N-苯基咔唑和吲哚[3,2,1-jk]咔唑后,伴随苯环之间的直接键连其分子共平面性增强,氮原子上孤对电子参与共轭的程度增大,这虽有利于给体单元共轭骨架的π-电子离域,但会导致氮原子孤对电子参与的分子内推拉电子效应减弱,影响体系对太阳光的吸收利用,同时刚性共平面骨架加剧了分子间π-π堆积,引起染料聚集而加速载流子复合,从而影响其电池器件的开路电压(V_(oc))和J_(sc),不利于光伏性能的提升.     

对取代苯Ph一X（X＝F，OH，NH_2）的价键理论研究

采用键表酉群方法对Ｃ６Ｈ５Ｆ、Ｃ６Ｈ５ＯＨ和Ｃ６Ｈ５ＮＨ２中的电子离域现象进行了计算和分析，讨论了取代苯的价键描述特性，并计算了取代基的π电子离域能．结果表明离子结构成分与离域能有直接关系，即离子成分越多，电子离域能越大．／６－３１Ｇ基组及“分子中的原子”方法将电荷密度分区积分得到各原子上的电荷集居数，并将此结果与取代苯的反应性能进行了比较。为在价键意义上分析和理解取代基对苯环电子结构及其反应性能的影响，本文对３个典型的取代苯Ｐｈ－Ｘ（Ｘ＝Ｆ，ＯＨ，ＮＨ２）进行了初步的价键计算和讨论．１计算方法及构型在键表酉群方法中［５］，体系的一个共振结构可用一个价键结构函数即键表ψ（ｋ）来描述，相应的体系总波函数Ψ可表示为Ｍ个正则键表的线性组合：式（１）便构成了键表相互作用（ＢＴＩ）计算方法［６］的基础．键表对体系的结构贡献定义为：原子轨道ｑ上的电荷集居数定义为：式中ｍｑ（ｋ）可取０、１或２，分别对应于键表ψ（ｋ）中原子轨道ｑ出现０、１或２次．为简比计算，我们将取代苯的σ骨架用ＨＦ分子轨道固定［７］，这样仅需考虑π电子及轨道．原子轨道积分及ＨＦ－ＳＣＦ计算采用Ｇａｕｓｓｉａｎ８０程序．联系人及第一作者：莫亦荣，男，２９     

自然键轨道方法研究分子的芳香性

用自然键轨道方法研究了环状共轭分子的芳香性,提出了用自然键轨道的准离域能作为量度分子芳香性的标准,用INDO方法和DV-Xα方法计算了20多个环状有机或无机分子的自然键轨道的准离域能。根据准离域能标准判断的分子芳香性大小顺序与文献的结果基本一致,表明本文提出的芳香性量度标准的有效性和可用性。     

三氧化硫分子成键的共价键理论系统解析

采用价层电子对互斥理论、价键理论、杂化轨道理论、分子轨道理论等共价键理论对三氧化硫分子各种成键的可能进行了推演,比较系统地分析了SO3分子的共价成键情况,得出SO3分子中的S原子采取sp2杂化,分子中存在正常σ键、配位σ键以及一个离域大π键的结论。