金属Cr9团簇与DNA/RNA碱基相互作用的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论（DFT）和B3LYP/6-31+G**方法,对金属Cr9团簇与DNA/RNA的碱基的相互作用规律进行了研究. 运用势能面扫描的方法和计算各种复合体的结合能, 得到了Cr9团簇在各碱基的不同的点附近与碱基形成复合体时,其复合体的稳定性大小的分布情况. 发现Cr9团簇通过接近碱基的环上氮原子及氧原子与其结合时,所构成的Cr9团簇-碱基复合体比较稳定. 通过对复合体的前线轨道的分析,找出了各种Cr9团簇-碱基复合体的结合能大小不同的原因.研究结果表明,结合能比较大的Cr9团簇-碱基复合体的最高占有轨道（HOMO）由Cr-d和N-p（或O-p）轨道杂化而成,共价相互作用为团簇与碱基结合的主要因素. 结合能较小的Cr9团簇-碱基复合体的HOMO中没有团簇与碱基的电子云的重叠,范德瓦尔斯力是两者结合的主要因素. 本文的研究对揭示金属铬团簇对生物体影响的规律,以及对探测和监控生物体中铬团簇的都有着要的意义.     

甘氨酸与水分子间相互作用的理论研究

在密度泛函(DFT)B3LYP/6_311++G(3d,3p)水平,对中性甘氨酸的最小点结构Ip和H2O分子间可能存在的氢键复合物进行全自由度能量梯度优化,发现了三个氢键极小结构A、C和E,其中结构A为最稳定结构,它是H2O与甘氨酸的羧基(-COOH)形成两个氢键的结构,具有C1对称性.分别采用密度泛函理论(DFT)和MP2方法,在6-311++G(3d,3p)水平,对结构A的结构和结合能进行了比较计算,得到结合能ΔEDFT为-41.88 kJ/mol,ΔEMP2为-40.34 kJ/mol.     

CO…CO+ 体系相互作用的密度泛函理论研究

在三种密度泛函方法 (B3LYP、B3P86及B3PW91)和两种适宜基组 (6 311+G 及aug cc PVDZ)水平上 ,对CO…CO+ 耦合体系可能存在的相互作用复合物进行了全自由度能量梯度优化 ,发现势能面上存在三个能量极小点 ,进而作了振动频率分析加以确认 .其中结构A、B为共平面型结构 ,C为非共面型结构 .比较了它们之间的相对稳定性 ,并对其进行了轨道成键分析 ,计算了各原子之间的键级 ,同时探讨了最稳定结构A的正则振动模式 .通过消除基函数引起的基组叠加误差 (BSSE)和零点振动能 (ZPVE)的校正 ,精确求算出复合物结构A、B和C的相互作用能△E分别为 2 5 2 .47、12 6 .70和 12 7.12kJ/mol,表明CO和CO+ 之间存在较强的相互作用 .     

氢分子间色散相互作用能的自然轨道泛函

理论上对分子间色散相互作用能的精确计算一直是个难点问题.密度矩阵泛函基于非定域量一阶密度矩阵为基本变量,它与色散相互作用起源于电子间的非定域关联特性相吻合.论文以最简单的氢分子为研究对象,通过分析两相互平行的氢分子间色散相互作用能,构造出了该体系中色散相互作用能的自然轨道泛函.结果表明:描述该体系中色散相互作用能的自然轨道泛函形式为包含有4个轨道的非交换和库伦积分.该结果对发展色散相互作用能的密度矩阵泛函理论具有重要的参考价值.     

阴性及中性丝氨酸与纯的金属掺杂石墨烯相互作用的密度泛函理论研究

We present a theoretical study of interactions of anionic and neutral serine (Ser) on pure or metal-doped graphene surfaces using density functional theory calculations. Interactions of both types of Ser with the pure graphene surface show weak non-covalent interactions due to the formation of -COOH…π, -COO^-…π, and -OH…π interactions. On metaldoped graphene, covalent interactions to the surface dominate, due to the formation of strong metal-O and O-metal-O interactions. Furthermore, the doped Fe, Cr, Mn, Al, or Ti enhances the ability of graphene to attract both types of Ser by a combination of the adsorption energy, the density of states, the Mulliken atomic charges, and differences of electron density. At the same time, the interaction strengths of anionic Ser on various graphene surfaces are stronger than those of neutral Ser. These results provide useful insights for the rational design and development of graphene-based sensors for the two forms of Ser by introducing appropriate doped atoms. Ti and Fe are suggested to be the best choices among all doped atoms for the anionic Ser and neutral Ser, respectively.     

荷移络合物分光光度法测定头孢噻肟钠的研究

研究了头孢噻肟钠与对苯醌(p-BQ)的荷移反应.确定了形成电荷转移络合物的最佳反应条件.在硼砂介质中,电子给予体头孢噻肟钠与电子接受体对苯醌于室温下可形成1:2的荷移络合物,络合物的最大吸收波长为587.5nm;表观摩尔吸光系数ε=9.92×103L·mol-1·cm-1;线性范围为2-36μg/mL;对形成荷移络合物...     

密度泛函理论研究纯的及不同掺杂原子石墨烯和CaH2分子相互作用

本研究采用密度泛函理论研究了纯的及V, Fe, Ni, Pd, Si, P, S和Cl掺杂原子对石墨烯和CaH2分子之间相互作用. 研究结果发现CaH2分子与所有石墨烯表面均具有较大的相互作用, 而CaH2分子与掺杂石墨烯相互作用都大于与纯石墨烯的相互作用, 在所有掺杂原子中, 其中与Pd掺杂石墨烯具有最大的相互作用, S次之, 其它掺杂石墨烯与CaH2分子相互作用能力相差不大. 这些结果表明虽然所有石墨烯均有助于CaH2中H原子的脱附, 但掺杂石墨烯脱附能力仍然大于纯的石墨烯. 在掺杂原子中, Pd和S掺杂石墨烯对CaH2中H原子的脱附效果最好, 其它的掺杂原子脱附效果相差不明显. 此研究结果将有望为CaH2分子在石墨烯基材料中吸氢-脱氢行为提供有用的理论参考价值.     

密度泛函理论研究纯的及不同掺杂原子石墨烯和CaH_2分子相互作用

本研究采用密度泛函理论研究了纯的及V,Fe,Ni,Pd,Si,P,S和Cl掺杂原子的石墨烯和CaH_2分子之间相互作用.研究结果发现CaH_2分子与所有石墨烯表面均具有较大的相互作用,而CaH_2分子与掺杂石墨烯相互作用都大于与纯石墨烯的相互作用,在所有掺杂原子中,其中与Pd掺杂石墨烯具有最大的相互作用,S次之,其它掺杂石墨烯与CaH_2分子相互作用能力相差不大.这些结果表明虽然所有石墨烯均有助于CaH_2中H原子的脱附,但掺杂石墨烯脱附能力仍然大于纯的石墨烯.在掺杂原子中,Pd和S掺杂石墨烯对CaH_2中H原子的脱附效果最好,其它的掺杂原子脱附效果相差不明显.此研究结果将有望为CaH_2分子在石墨烯基材料中吸氢-脱氢行为提供有用的理论参考价值.     

基于密度泛函理论的菲分子结构与光谱研究

选用密度泛函理论(DET)中的B3LYP方法,在6-311++G(d,p)下对菲分子结构进行优化,计算了其振动频率、极化率及热力学参数,对比了菲分子实测光谱图,首次对其振动频率进行了完全归属。此外,分析并讨论了其前线分子轨道、分子静电势和密立根布局,获得了HOMO-LUMO能隙、分子静电势分布、原子电荷分布等与分子性质密切相关的重要数据,为后续其他多环芳烃分子的光谱检测技术及其光谱和电子结构的分析提供了理论基础。     

扑尔敏分子的密度泛函理论研究

马来酸氯苯那敏（chlorpheniramine maleate,CPM）,化学名为2-[对-氯-α-（二甲氨基）乙基丁苯基], 又名扑尔敏,分子式C20H23ClN2O4,本文采用密度泛函理论（density functional theory,DFT）,在M06-2X/6-311+g(d,p)水平上对扑尔敏分子的两种可能的结构进行了优化,优化结果显示分子基态结构具有C1对称性,分子由50个原子组成,共有144个简正自由度,所有的简正振动模式均具有拉曼活性。计算结果表明,吡啶环和苯环所在平面的二面角是92.1°,丁烯二酸和苯环所在平面的二面角是-174.5°。O40-H41和H41-N25键长分别为0.103nm、0.162nm,O40-H41-N25键角为175.29°,采用多功能波函数Multiwfn软件处理结果表明用于表征氢键强度的CVB指数（CVB指数越负,通常氢键越强。）为-0.2268,结果表明O40-H41-N25原子之间存在氢键,马来酸通过羧基上的氢原子和氯苯那敏吡啶环上的N原子通过氢键作用相结合;通过频率计算,获得了扑尔敏分子的拉曼光谱,并利用势能函数分布（PED）对拉曼光谱进行了指认,对谱图信息比较丰富的200-1800cm-1波段进行了分析归属;此外分析并讨论了扑尔敏分子的前线轨道,扑尔敏分子的最高占据轨道HOMO和最低未占据分子轨道LUMO轨道能量分别为-7.95ev、-1.05ev,能级差为6.90ev。为扑尔敏分子的光谱测定和电子结构分析提供了理论基础。     

苯与PtH分子间电子相互作用的理论研究

采用从头算法在B3LYP水平分别对苯和PtH分子单体及其分子复合物体系(苯-PtH)进行了几何结构优化和振动频率计算,得到了3种苯-PtH分子复合物构型,研究了苯与PtH分子间相互作用对Pt-H键振动频率的影响,并得出了苯与PtH分子之间的相互作用能.     

氧原子和甲基自由基反应机理的理论研究

用分子轨道从头算和密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法以及适中基组6－311＋G（2df,2p)对氧原子与甲基CH3反应进行了系统的研究。计算给出了通道上各斑点物种的构型参数、振动频率和能量。结果表明：CH2OH比CH3O稳定,能量约低26．63kJ/mol,且生成氢和甲醛为其最主要反应通道。     

O-与CH3CN反应机理的密度泛函理论研究

采用G3MP2B3方法研究了氧负离子与乙腈反应的势能剖面.在(U)B3LYP/6-31+G(d,p)理论水平下分别优化了该反应势能面上反应物、产物、中间体和过渡态的分子结构,采用G3MP2B3方法校正了这些关键点的能量. 势能面上的各个反应路径均通过针对过渡态的內禀反应坐标理论计算加以确定. 分别考察了四个可能的热力学产物通道,即质子转移、氢原子转移、H₂⁺转移和双分子亲核取代反应途径. 其中,经H₂⁺转移生成H₂O的反应通道为该反应的主要产物通道.     

Theoretical Studies on Electronic Structures and Spectroscopy of Fluorescent Arylamino Fumaronitrile

设计了一系列发荧光的芳胺氰化物, 并用密度泛函方法在B3LYP/6-31G*水平上进行几何构型优化．在优化构型基础上,分别用INDO/CIS、AM1、CIS-ZINDO TD和B3LYP/6-31G*方法计算了芳胺氰化物的电子光谱、红外光谱、荧光光谱及核磁共振碳谱．结果表明,与母体相比,由于萘环较大的立体效应使氰化物的能隙变宽,荧光光谱及电子光谱的主要吸收峰发生蓝移．而由于电子被分散到萘环上,氰化物的主要红外频率发生红移．相反,羟基的存在改善了分子的对称性,扩展了共轭体系,使能隙变窄,荧光光谱及电子光谱的主要吸收峰发生红移．同时由于羟基的供电效应,C-H伸缩振动发生蓝移．     

C78O5稳定性和光谱的理论研究

用半经验AM1和INDO/CIS方法及密度泛函方法在C2v-C78基础上研究了C78O5可能异构体的平衡构型和光谱性质．C78O5的最稳定异构体是具有一个轮烯和四个环氧结构的异构体28,29,30,31,52,53,70,71,73,78-C78O5(A)．C78O5异构体电子光谱与C2v-C78相比将发生蓝移，并讨论了蓝移的原因，并对电子跃迁进行指认．基于B3LYP/6-31G优化构型，用AM1和B3LYP/6-31G方法探讨了C78O5的IR和NMR谱．     

密度泛函理论研究有机太阳能电池界面的激子分离及电荷转移速率:DR3TBDT/PC60BM 体系

本文选择DR3TBDT/PC60BM体系为模型,采用量子化学中的密度泛函理论方法,分别计算了孤立的给受体分子以及复合物的基态结构性质、吸收性质、激发态电荷转移,并通过Rehm-Well表达式,Marcus理论的双势阱、双球棍模型以及广义的Mulliken-Hush (GMH)模型分别计算了电子转移和电荷重组过程中的Gibbs自由能变、内外重组能以及电子耦合,最后通过Marcus电子转移速率方程得出了界面的电荷转移和重组速率,从动力学角度为新材料的设计提供了理论表征手段.     

Double proton transfer in crystals of 1,3,4,6,7,8‐hexahydro‐2H‐pyrimido[1,2‐a] pyrimidine (hppH): 13C and 15N CPMAS NMR study of (hppH)2

In this paper, we report an example of intermolecular solid‐state proton transfer in the bicyclic guanidine, hppH. A combination of X‐ray crystallography, CPMAS NMR (¹³C and ¹⁵N) and theoretical calculations allows us to determine that a double proton transfer takes place in the (hppH)₂ dimer with an activation energy of about 50 kJ mol^?1. According to the B3LYP/6‐311++G(d,p) calculations, the double proton transfer occurs non‐symmetrically through a zwitterion. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

CH2Cl与OH自由基反应机理的理论研究

用量子化学从头算方法对CH2 Cl与OH自由基反应生成HCCl+H2 O、HCOCl+H2 和H2 CO +HCl的机理进行了研究 .在UMP2 (FC) / 6 311++G 水平上计算出了各物种的优化构型、振动频率 ;并在Gaussian 3(G3)水平上计算了他们的零点能 (ZPE)、相对能量及总能量 .结果表明 ,CH2 Cl和OH自由基反应首先经无垒过程生成一个富能中间体CH2 ClOH ,中间体再经过一系列原子转移、基团旋转和键断裂分别生成产物HCCl+H2 O、HCOCl+H2 和H2 CO +HCl;三者均为放热反应 ,放热量分别为 72 .81、338.5 4和 35 4 .0 8kJ/mol;生成H2 CO +HCl放出的热量比生成HCCl+H2 O放出的热量多 2 81.2 7kJ/mol,与实验结果吻合 .     

AunCu ( n =1-3)二元合金小团簇结构和稳定性的密度泛函研究

采用密度泛函理论(DFT) B3LYP 在SDD基组水平上对AunCu(n =1-3)二元合金小团簇各种可能的构型进行几何优化,预测了各团簇的稳定结构. 并对基态结构进行了研究,计算了平均结合能、最高占据轨道能级和最低空轨道能级以及两者间的能隙.结果表明掺杂Cu原子后使得AunCu(n =1-3)团簇的化学性质更稳定.