SiC(X~3Ⅱ)的结构与势能函数的从头计算

应用密度泛函理论B3LYP和B3P86以及组态相互作用方法 CCSD,CCSD(T),QCISD和QCISD(T),采用6-311g,6-311G(df),6-311+G(d,p),6-311++G(3df,3pd),aug-cc-pvdz和D95(d)多种基组,优化计算了SiC分子的平衡结构和能量.通过优化计算结果和实验数据R=0.171 82nm进行对比,选择B3LYP/6-311G(df),CCSD/6-311G(df)和QCISD/6-311G(df)方法对SiC(X3Ⅱ)分子进行单点能扫描,同时计算其光谱参数(Be,αe,ωe,ωexe)和力常数(f2,f3,f4),这些计算结果与实验数值相吻合,为研究SiC/SiC复合材料提供了理论数据参考.     

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。     

OH-与CH2CIF反应的阴离子产物通道

理论研究了羟基负离子(OH-)与氟氯代甲烷(CH2CIF)反应的阴离子产物通道.分别在B3LYP/6-31+G(d,p)和B3LYP/6-311++G(2d,p)水平上得到反应势能面上各关键物种的优化构型,进而计算得到谐振频率和零点能.基于CCSD(T)/6-311+G(3df,3dp)水平的相对能量,描述了由质子转移和双分子亲核取代(SN2)过程生成各阴离子产物的途径.各阴离子产物途径势垒的计算结果表明质子转移过程是实验中的主要产物通道,与以往实验测量的结论相符.此外,计算还显示双分子亲核取代过程得到了非典型的阴离子产物,其中动力学效应可能会导致F-的生成.     

三重态类硅烯HB＝SiLiF的结构及其与R—H(R=F,OH,NH_2)的插入反应

用密度泛函理论(DFT)和二次组态相互作用(QCISD)方法研究了三重态类硅烯HB=SiLiF的结构及其与RH(R=F,OH,NH2)的插入反应.计算结果表明,类硅烯HB=SiLiF有三种平衡构型,其中四元环构型能量最低,是其存在的主要构型.HB=SiLiF与HF,H2O和NH3发生插入反应的机理相同.QCISD/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-311+G(d,p)计算的三个反应的势垒分别为124.85,140.67和148.16kJ·mol-1,反应热分别为-2.22,20.08和23.22kJ·mol-1.相同条件下发生插入反应时,反应活性都是H—FH—OHH—NH2.     

乙烯、乙炔与双卤分子间π型卤键的电子密度拓扑研究

运用DFT和MP2(full)在6-311++G(d, p)和aug-cc-pvdz基组水平上, 对一系列简单的分子间π型卤键体系C2H4(C2H2)-XY(XY= F2、Cl2、Br2、ClF、BrF、BrCl) 进行构型全优化, 得到了T型卤键复合物. 结果表明MP2(full)/ 6-311++G(d, p)计算结果与实验结果较吻合. 并在MP2水平上计算了分子间的相互作用能, 用标准Counterpoise procedure (CP)方法对基函数迭加误差(BSSE)进行了校正. 利用电子密度拓扑分析方法对卤键复合物的拓扑性质进行了分析研究.     

乙醛二聚体内蓝移型氢键的理论研究

利用理论方法研究了乙醛二聚体内的氢键. 在MP2/6-31＋G(d), B3LYP/6-31＋G(d), B3LYP/6-311＋＋G(d,p)和B3LYP/6-311＋＋G(3df,2p)水平上, 利用常规方法和均衡校正方法对3种稳定的乙醛二聚体进行了几何优化和振动频率计算. 计算结果表明: 在二聚体A和C中乙醛中C—H键强烈收缩, 存在显著的C—H…O蓝移型氢键. 自然键轨道(NBO)分析表明, 电子供体轨道和电子受体轨道之间相互作用的稳定化能、分子内电子密度重排、轨道再杂化和结构重组是决定氢键红移和蓝移的主要因素. 其中, 轨道间稳定化能属于键伸长效应, 分子内电子密度重排、轨道再杂化和电子受体内部结构重组属于键收缩效应. 在二聚体A和C中, 由于键收缩效应处于优势地位导致C—H…O蓝移氢键存在.     

HPS2异构体结构与相对稳定性

在MP2/6-311++G(d,p)和QCISD(t)/6-311++G(3df,2p)(单点)水平下计算得到了包括9个异构体和15个过渡态的HPS2势能面.其中,异构体trans-HSPS(E1)的能量最低, 其次是cis-HSPS(E2)和HPS(S)(C2_V,E3),能量分别比trans-HSPS(E1)高3.43和14.17 kJ/mol.计算结果表明,异构体E1,E2,E3和立体的三元环结构的异构体HP(S)S(C_S,E4), 及与E4共存的trans-HPSS(E5)和cis-HPSS(E6)具有一定的稳定性.在QCISD(t)/6-311++G(3df,2p)//MP2/6-311++G(d,p)并包含零点能水平下,PH和S₂反应生成的E6和E5分别越过65.75和71.73 kJ/mol的势垒就可以异构化为具有较高动力学稳定性的产物E4, 计算结果对实验认定的产物是cis-HPSS(E6)的结论进行了修正.     

戊烯自由基阳离子的密度泛函理论研究

使用密度泛函理论B3LYP方法和6-31G(d,p)、6-31＋G(d,p)、6-311G(d,p)及6-311＋G(d,p)基组，分别对2-C5H10＋和1-C5H10＋的各种构象进行了几何构型优化，并用B3LYP/6-311G(d,p)进行了频率分析计算.计算预言1-C5H10＋具有非平面构型，与以往报导的从头算计算结论相反.在两个自由基阳离子的各种构象的B3LYP几何构型上，进行了B3LYP和UMP2(full)方法的超精细偶合常数计算，得到了比以往更好的结果.     

H2ClCS单分子分解反应机理的理论研究

用量子化学B3LYP/6 - 311+G(d,p)方法优化了H2ClCS单分子分解反应驻点物种的几何构型,并在相同水平上通过频率计算和内禀反应坐标(IRC)分析对过渡态结构及连接性进行了验证.用QCISD(T)/6-311++G(d,p)方法计算各物种的单点能,并对总能量进行了零点能校正.利用经典过渡态理论(TST)与...     

CH3SH与NO2的反应机理及动力学

在G3B3,CCSD(T)/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-311++G(d,p)水平上详细研究了CH3SH与基态NO2的微观反应机理.在B3LYP/6-311++G(d,p)水平得到了反应势能面上所有反应物、过渡态和产物的优化构型,通过振动频率分析和内禀反应坐标(IRC)跟踪验证了过渡态与反应物和产物的连接关系.在CCSD(T)/6-311++G(d,p)和G3B3水平计算了各物种的能量,得到了反应势能面.利用经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)并结合小曲率隧道效应模型(SCT),分别计算了在200～3000K温度范围内的速率常数kTST,kCVT和kCVT/SCT.研究结果表明,该反应体系共存在5个反应通道,其中N进攻巯基上H原子生成CH3S+HNO2的通道活化势垒较低,为主要反应通道.动力学数据也表明,该通道在200～3000K计算温度范围内占绝对优势,拟合得到的速率常数表达式为k1CVT/SCT=1.93×10-16T0.21exp(-558.2/T)cm3·molecule-1·s-1.     

已烯自由基阳离子的密度泛函理论研究

使用密度泛函理论B3LYP方法和6-31G(d,p),6-31+G(d,p),6-311G(d,p)及6- 311+G(d,p)基组,分别对1-C_6H_(12)~+,2-C_6H_(12)~+和3-C_6H_(12)~+的各种构 象进行了几何构型优化,并在B3LYP/6-311G(d,p)水平上进行了频率分析计算,在 各优化构型上,使用B3LYP和MP2(full)方法进行了超精细结构的计算。计算的3- C_6H_(12)~+的超精细偶合常数比以往的计算结果更好;1-C_6H_(12)~+和2-C_6H_ (12)~+的超精细偶合常数目前尚无实验数据报道,本计算预言了它们的超精细偶合 常数和最稳定构型。     

OH-与CH2ClF反应的阴离子产物通道

理论研究了羟基负离子(OH^-)与氟氯代甲烷(CH₂ClF)反应的阴离子产物通道. 分别在B3LYP/6-31+G(d,p)和B3LYP/6-311++G(2d,p)水平上得到反应势能面上各关键物种的优化构型, 进而计算得到谐振频率和零点能. 基于CCSD(T)/6-311+G(3df,3dp)水平的相对能量, 描述了由质子转移和双分子亲核取代(S_N2)过程生成各阴离子产物的途径. 各阴离子产物途径势垒的计算结果表明质子转移过程是实验中的主要产物通道, 与以往实验测量的结论相符. 此外, 计算还显示双分子亲核取代过程得到了非典型的阴离子产物, 其中动力学效应可能会导致F^-的生成.     

已烯自由基阳离子的密度泛函理论研究

使用密度泛函理论B3LYP方法和6-31G(d,p),6-31+G(d,p),6-311G(d,p)及6- 311+G(d,p)基组，分别对1-C_6H_(12)~+,2-C_6H_(12)~+和3-C_6H_(12)~+的各种构 象进行了几何构型优化，并在B3LYP/6-311G(d,p)水平上进行了频率分析计算，在 各优化构型上，使用B3LYP和MP2(full)方法进行了超精细结构的计算。计算的3- C_6H_(12)~+的超精细偶合常数比以往的计算结果更好；1-C_6H_(12)~+和2-C_6H_ (12)~+的超精细偶合常数目前尚无实验数据报道，本计算预言了它们的超精细偶合 常数和最稳定构型。     

H2CO与双卤分子间卤键的电子密度分析

运用B3LYP和MP2方法在6-311++G(d,p)基组水平上, 对H2CO-XY(XY=F2、Cl2、Br2、ClF、BrF、BrCl)卤键体系进行构型全优化, 得到了O…X—Y型卤键复合物. 结果表明, MP2/6-311++G(d,p)计算结果与实验值较吻合. 并在MP2水平下计算了分子间的相互作用能, 用完全均衡校正CP(counterpoise procedure)方法对基函数重叠误差(BSSE)进行了校正. 利用电子密度拓扑分析方法对卤键复合物的电子密度拓扑性质进行了分析研究.     

硫氧分子阴离子的QCISD方法研究

使用二次组态相互作用（QCISD）方法和6－311G（d),6-311+G(d),6-311G(2d) 及6－311＋G(2d)基组研究了SO2^-和SO3^-的分子结构，超精细偶数常数（hfcc)及 其对应的分子的绝热电子亲合势（AEA）。发现在QCISD／6－311＋G（2d)水平上计 算的两个分子离子的结构，hfcc值（在^33S和^17O上的）和AEA值与实验值符合得 都很好（除SO^3-中的在^33S上的hfcc值比实验值小23％）。作为比较，我们使用 相同基组作了B3LYP方法计算，得到的超精细偶合常数和AEA值却都与实验符合得不 好。     

氟代苯阳离子的理论研究

用B3LYP方法及6-311G(d,p)和6-311 G(d,p)基组,对十二种氟代苯阳离子做了理论研究,优化了它们的电子基态的结构,计算了对应分子的垂直电离势(VIP)和绝热电离势(AIP)．依据Jahn．Teller理论,计算确定了1,3,5-C6H3F^ 3和C6F^ 6离子分别具有C2v(2↑B)和D2h(2↑B2g)结构(对应分子分别为D3h和D6h结构)．其余十个离子的构型的对称点群与对应分子相同,但构型参数值有明显差别．自然布居分析计算表明这些离子的正电荷主要分布在与F原子相连的C原子和各H原子上．B3LYP／6-311 G(d,p)级别上计算的各氟代苯分子的VIP和AIP值和实验值符合得很好．     

硫代甲酰胺双聚体的量子化学计算

在MP2/6 31G(d)和MP2(FC)/6 311 G(d,p)水平上,对硫代甲酰胺(HC-SNH2)及其3种构型双聚体进行几何全优化计算,经振动频率分析,确认为势能超曲面上的稳定驻点.然后在MP2/6 311 G(2df,2p)水平上进行单点能计算和基组重叠误差(BSSE)校正以获得相互作用能.并利用自然键轨道(NBO)理论和分子中的原子(AIM)理论探讨HCSNH2之间相互作用的本质.     

不饱和类硅烯H_2CSiNaCl的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法,在B3LYP/6-311G(d,p)水平上研究了不饱和类硅烯H2CSiNaCl的结构.结果表明,不饱和类硅烯H2CSiNaCl共有4种平衡构型,其中非平面的p-配合物型构型能量最低,是不饱和类硅烯H2CSiNaCl存在的主要构型.对平衡构型间异构化反应的过渡态进行了计算,求得了转化势垒.计算预言了最稳定构型的振动频率和红外强度.     

不饱和类硅烯H2C=SiNaCl的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法,在B3LYP/6-311G(d,p)水平上研究了不饱和类硅烯H2C=SiNaCl的结构.结果表明,不饱和类硅烯H2C=SiNaCl共有4种平衡构型,其中非平面的p-配合物型构型能量最低,是不饱和类硅烯H2C=SiNaCl存在的主要构型.对平衡构型间异构化反应的过渡态进行了计算,求得了转化势垒.计算预言了最稳定构型的振动频率和红外强度.     

氯代苯阳离子的密度泛函理论研究

采用B3LYP方法及6-311G(d,p)和6-311+G(d,p)基组,对12种氯代苯阳离子进行了理论研究,优化其电子基态的结构,计算了对应分子的垂直电离势(VIP)和绝热电离势(AIP).依据Jahn-Teller理论,确定了1,3,5-C6H3Cl3+和C6Cl6+离子分别具有C2v(2B1)和D2h(2B2g)结构(对应分子分别为D3h和D6h结构).其余10个离子的构型的对称点群与对应分子相同,但构型参数值有明显差别.用B3LYP方法计算的各氯代苯分子的垂直电离势和绝热电离势与实验值符合得很好.