取代基对依布硒啉电子结构及光谱性质影响的理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法在6-311++G**水平对依布硒啉及其6个衍生物进行结构优化,并分析了取代基对分子几何构型、电荷分布、前线轨道能级分布的影响.在相同计算水平上采用含时密度泛函理论方法进行了电子光谱研究,讨论了取代基对电子光谱的影响.计算结果表明,标题化合物分子为非平面结构,苯并异硒唑酮环与苯环之间存在一...     

系列苯炔化合物和苯炔树枝大分子的合成及其光学性质的研究

合成了一系列苯炔化合物, 并对它们的紫外吸收和荧光发射性质进行了研究. 通过HOMO和LUMO轨道能量差ΔE、分子轨道图及相关碳原子上的电荷密度讨论了分子结构和大小对这些化合物紫外吸收和荧光发光性质的影响. 在间位苯炔化合物及间位苯炔树枝大分子(dendrimer)中, 紫外吸收峰不随苯炔分枝数和dendrimer阶数增加而红移, 共轭被中心苯环隔断. 而在邻或对位取代的苯炔化合物中, 共轭则不受中心苯环的影响而延伸至整个分子. 其原因可能和中心苯环上与苯炔分枝相连的碳原子的电荷密度有关. 在激发态下, 间位苯炔化合物中苯炔分枝间存在耦合作用, 荧光发射随苯炔分枝数增加而红移. 但这种耦合作用只发生在与同一苯环相连的分枝间, 因此荧光发射不随dendrimer阶数增加而红移.     

阳离子－π体系相互作用的理论研究 2: 铵离子－二苯复 合物体系的密度泛函 研究

运用密度泛函B3LYP/6-31G^*方法对离子-二苯复合物体系的可能构型进行了结构优化,得到了复合物的能量低构型为:铵离子位于两个苯环平面之间分别以两个氢原子和苯环作用,频率计算结果表明该构型为稳定结.复全物的键长、原子净电荷、分子轨道系数、前沿轨道能量、Mullicken键级等都表明,铵氢原子和与之接近的苯环碳原子之间通过s-π相互作用而实现铵与两个苯环的结合,结合时电子从苯环向铵转移复合物.它们之间的结合方式和铵离子－苯复合物及典型键的结合方式相似,计算得到的热力学参数证明了这一点.复合物的红外特征振动频率位于230cm^-^1附近,振动方式为铵平行于苯平面来回振动。     

阳离子－π体系相互作用的理论研究 2: 铵离子－二苯复 合物体系的密度泛函 研究

运用密度泛函B3LYP/6-31G^*方法对离子-二苯复合物体系的可能构型进行了结构优化,得到了复合物的能量低构型为:铵离子位于两个苯环平面之间分别以两个氢原子和苯环作用,频率计算结果表明该构型为稳定结.复全物的键长、原子净电荷、分子轨道系数、前沿轨道能量、Mullicken键级等都表明，铵氢原子和与之接近的苯环碳原子之间通过s-π相互作用而实现铵与两个苯环的结合,结合时电子从苯环向铵转移复合物.它们之间的结合方式和铵离子－苯复合物及典型键的结合方式相似,计算得到的热力学参数证明了这一点.复合物的红外特征振动频率位于230cm^-^1附近,振动方式为铵平行于苯平面来回振动。     

F取代金属铂配合物电子结构和电子光谱的理论研究

运用Gaussian 03量子化学程序包, 采用密度泛函理论(DFT)B3LYP/LanL2DZ方法, 对重要的磷光材料金属铂配合物的结构与电子光谱进行了研究, 通过对基态结构前线分子轨道成分的分析, 指认与发光有关的低能吸收全部是金属到配体的电荷跃迁(MLCT)和配体到配体跃迁(LLCT)的混合跃迁. 在配体的苯环上引入F原子可使配合物的前线轨道能级降低, 其降低程度及对LUMO-HOMO能隙的影响与F所连的位置有关. 配体苯环的2位和4位引入F后, HOMO能级降低程度大, HOMO-LUMO能隙变大; 而F取代配体苯环3位和5位的氢使LUMO能级降低较多, 使能隙变小. 能隙的改变导致2位和4位的F取代配合物的吸收光谱和发射光谱均发生蓝移, 而于3位和5位F取代的配合物的吸收光谱和发射光谱均发生红移. 这就进一步证明通过改变取代基的种类和位置可以调控发光颜色.     

1,3-偶极环加成反应合成1-(取代苄基)-1,2,3-三唑类化合物

利用苄氯和取代苄氯与叠氮化钠的亲核取代反应合成了一系列苯环上带有不同取代基团的苄基叠氮化合物,亲核取代反应速率受苯环上取代基的影响:吸电子基团的存在,可以促使反应更容易进行.合成的叠氮化合物与苯乙炔经1,3-偶极环加成反应得到了相应的取代苄基1,2,3-三唑类化合物,反应条件温和.这些1,2,3-三唑类目标化合物具有对热稳定的优点.用红外、核磁、元素分析、质谱等对合成的叠氮化合物和1,2,3-三唑类化合物的结构进行了表征,重点研究了1,3-环加成反应的规律.加成反应速率取决于叠氮化合物(偶极物)的极性,即与取代基的电负性有关:苯乙炔(亲偶极物)易于与缺电子的叠氮反应,反之亦然.同时在反应过程中观察到空间位阻效应:反应可以生成两种同分异构体,其中4-苯基-1,2,3-三唑是主要产物.     

苯取代定位效应的量子化学研究

采用RHF／6-31G(d)方法优化分子构型,在此基础上研究取代定位效应,对14种苯的取代物进行了苯环上C原子所带总电荷量的计算,给出一个直观的苯的取代定位和活化(钝化)作用的判断标准.此法对芳基亲电取代反应有一定的预见性．     

苯砜基羧酸酯类急性毒性的QSAR研究

采用密度泛函理论方法, 在B3LYP/6-31G(d)理论水平下, 计算了56种苯砜基羧酸酯类化合物的量子化学参数. 计算结果表明, 酯基连接的烷烃链亲水性越小, 毒性越大; 苯环连接的取代基亲水性越大, 毒性越大; 分子的体积越大, 毒性越小; 分子产生氢键的能力越大, 毒性越小; 分子最高占据轨道能量越高, 毒性越大.     

芳基汞化合物的性质研究 Ⅷ.某些对称二取代芳基汞的紫外吸收光谱

本文研究了19种对称二取代芳基汞和二(β-萘基)汞的紫外吸收光谱,与二苯汞的λ_(max)(E)比较,各对称二取代苯汞的λ_(max)(E)均有红移;与相应的取代苯基氯化汞的λ_(max)(E)比较,对称二取代苯汞的λ_(max)(E)有更大红移.说明两个苯环通过汞原子的空p轨道可相互共轭.由简单分子轨道理论计算所得λ_(max)(E)与实验值相符合.     

阳离子-π体系相互作用的理论研究Ⅲ.碱金属阳离子-苯复合物体系的量子化学研究

运用ab initio Hartree-Fock从头算,微扰MP2和密度泛函B3LYP方法在不同的基组水平上对碱金属阳离子-苯复合物体系的可能构型进行了自由优化,得到了复合物的能量最低构型为碱金属阳离子位于苯环平面的正上方,频率计算结果表明该结构为稳定结构.复合物的键长、原子净电荷、分子轨道系数、前沿轨道能量、Mullicken键级等都表明,碱金属阳离子和苯环碳原子之间的作用包含p-π作用方式,碱金属阳离子与苯结合时电子从苯环向碱金属阳离子转移,形成电荷转移复合物.它们之间的结合方式和氢键的结合方式相似,但计算得到的热力学参数表明复合物中碱金属阳离子与苯之间的结合强度远远大于典型的氢键,尤其是锂离子-苯复合物的生成焓已和普通的化学键相当.复合物的红外特征振动频率位于200cm-1附近,对应于碱金属阳离子垂直于苯环平面的来回振动,同时形成复合物后,原来位于3200cm-1的苯的C-H振动红外活性消失.     

阳离子-π体系相互作用的理论研究Ⅱ.铵离子-二苯复合物体系的密度泛函研究

运用密度泛函B3LYP/6-31G*方法对铵离子-二苯复合物体系的可能构型进行了结构优化,得到了复合物的能量最低构型为:铵离子位于两个苯环平面之间分别以两个氢原子和苯环作用,频率计算结果表明该构型为稳定结构.复合物的键长、原子净电荷、分子轨道系数、前沿轨道能量、Mullicken键级等都表明,铵氢原子和与之接近的苯环碳原子之间通过s-π相互作用而实现铵与两个苯环的结合,结合时电子从苯环向铵转移,形成电荷转移复合物.它们之间的结合方式和铵离子-苯复合物及典型氢键的结合方式相似,计算得到的热力学参数证明了这一点.复合物的红外特征振动频率位于230em-1附近,振动方式为铵平行于苯环平面来回振动.     

阳离子－π体系相互作用的理论研究 3: 碱金属阳离子－苯 复合物体系的量子 化学研究

运用abinitioHartree-Fock从头算,微扰MP2和密度泛函B3LYP方法在不同的基组水平上对碱金属阳离子－苯复合物体系的可能构型进行了自由优化,得到了复合物的能量最低构型为碱金属阳离子位于苯环平面的正上方,频率计算结果表明该结构为稳定结构.复合物的键长、原子净电荷、分子轨道、前沿轨道能量、Mullicken键级等都表明,碱金属阳离子和苯环碳原子之间的作用包含p-π作用方式,碱金属阳离子与苯结合时电子从苯环向碱金属阳离子转移,形成电荷转移复合物.它们之间的结合方式和氢键的结合方式相似,但计算得到的热力学参数表明复合物中碱金属阳离子与苯之间的结合强度远远大于典型的氢键,尤其是锂离子－苯复合物的生成焓已和普通的化学键相当.复合物的红外特征振动频率位于200^-^1附近,对应于碱金属阳离子垂直于苯环平面的来回振动,同时形成复合物后,原来位于3200cm^-^1的苯的C--H振动红外活性消失。     

阳离子－π体系相互作用的理论研究 3: 碱金属阳离子－苯 复合物体系的量子 化学研究

运用abinitioHartree-Fock从头算,微扰MP2和密度泛函B3LYP方法在不同的基组水平上对碱金属阳离子－苯复合物体系的可能构型进行了自由优化,得到了复合物的能量最低构型为碱金属阳离子位于苯环平面的正上方,频率计算结果表明该结构为稳定结构.复合物的键长、原子净电荷、分子轨道、前沿轨道能量、Mullicken键级等都表明,碱金属阳离子和苯环碳原子之间的作用包含p-π作用方式,碱金属阳离子与苯结合时电子从苯环向碱金属阳离子转移,形成电荷转移复合物.它们之间的结合方式和氢键的结合方式相似,但计算得到的热力学参数表明复合物中碱金属阳离子与苯之间的结合强度远远大于典型的氢键,尤其是锂离子－苯复合物的生成焓已和普通的化学键相当.复合物的红外特征振动频率位于200^-^1附近,对应于碱金属阳离子垂直于苯环平面的来回振动,同时形成复合物后,原来位于3200cm^-^1的苯的C--H振动红外活性消失。     

苯在Ag(100)表面吸附的周期性密度泛函理论研究

 采用量子化学中的密度泛函理论结合平板周期模型方法,研究了苯在Ag(100)面上的吸附方式和相对稳定性. 通过对不同吸附位置的吸附能和几何构型参数的比较发现,苯在Ag(100)表面的吸附属于较强的化学作用,穴位吸附的稳定性优于桥位,顶位吸附最不稳定. 吸附的苯分子的平衡构型发生扭曲, C-C键有较大程度的伸长; C-H键的键长基本不变,但是偏离苯环平面,并背离Ag(100)表面. 在吸附过程中,电子由苯向表面银原子转移. 本文给出了详细的轨道示意图和电荷布居分析,并且与相关的实验和理论研究结果进行了比较.     

无金属四噻吩[2,3-b]四氮杂卟啉及其镁配合物的结构和性质的密度泛函理论研究

酞菁(phthalocyanine)及其金属配合物是一类性能良好的多功能材料,在许多领域都有着重要的应用潜力.由于酞菁母体大环:四氮杂卟啉(porphyrazine)及其金属配合物具有紧稠的大环结构和可离域化的共轭π-电子体系,因而近年来人们开始对酞菁外侧的苯环进行各种化学修饰来调节此类物质的物理化学性质.本文工作主要集中于研究给电子噻吩杂环取代酞菁外侧苯环后产生的影响,为今后的实验和理论研究提供依据.本文利用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)中的B3LYP方法,在6-31G(d)基组水平上,对无金属四噻吩[2,3-b]四氮杂卟啉(TTPPzH2)及其镁配合物(TTPPzMg)的结构和性质进行了研究.在本文中,将无金属四噻吩[2,3-b]四氮杂卟啉(TTPPzH2)及其镁配合物(TTPPzMg)分别与无金属酞菁(H2Pc)及其镁配合物(MgPc),无金属卟啉(H2Pz)及其镁配合物(MgPz)在几何结构、原子电荷、分子轨道、紫外可见光谱(UV-Vis)及红外光谱(IR)等方面进行了比较,并且讨论了具有给电子能力的噻吩杂环的取代效应.结果表明:与H2Pz和H2Pc及其相应的金属配合物MgPz和MgPc相比较,由于给电子噻吩杂环的取代降低了体系的对称性,使得相应的键长键角发生了改变,从而影响了相应的键强以及中心NH键的酸性,并且通过比较键长和键角变化的程度解释了引起中心空穴收缩的原因:主要是由于键角的变化对中心空穴的收缩做出了贡献;同时,噻吩杂环的取代对各原子的电荷分布产生了一定的影响,其中对与硫(S)原子相毗邻的Cβ原子的影响最大;与H2Pz和MgPz比较,给电子噻吩杂环的连接增加了体系的共轭程度,减小了最高占据轨道(HOMO)-最低空轨道(LUMO)的能隙,而与H2Pc和MgPc相比较,由于给电子噻吩杂环取代酞菁外侧苯环降低了体系的共轭程度,增大了HOMO-LUMO的能隙,使得TTPPzH2和TTPPzMg的Q吸收带(酞菁类化合物的特征吸收峰)向长波方向移动发生了蓝移.其中,需要强调的是,由于低占据轨道的较大的离域性使得TTPPzH2和TTPPzMg的B带(酞菁类化合物的特征吸收峰)发生了红移;通过对轨道能量、分子轨道对称性及HOMO和LUMO轨道图进行比较,说明由于噻吩杂环中硫原子的贡献降低了各分子轨道的能级,同时改变了各分子轨道的对称性;此外,通过分析紫外可见光谱,发现与H2Pc和MgPc相类似,TTPPzH2和TTPPzMg在300～400nm处出现了两个明显的B吸收带,在500～600nm处出现了两个明显的Q吸收带,与四氮杂卟啉类化合物的Q吸收带范围(535～617nm)相一致;借助于正则坐标分析,对红外光谱中的重要吸收峰和振动模式进行了指认和分析.由于给电子噻吩杂环的取代使得计算和模拟的IR光谱发生了蓝移,但是大体的变化趋势与相关的理论和实验研究结果相一致,进一步说明了我们所选择的研究方法的合理性.此外,本文工作对于今后研究酞菁类化合物的结构和光谱性质具有深远的意义.     

冠醚配合物的热力学性质的研究 Ⅲ.碱金属离子与18C6甲基衍生物配位反应的电导研究

用电导法研究了甲醇溶液中Na~ ,K~ ,Rb~ ,Cs~ 与新合成的冠醚2,3-苯并-8,15-二甲基-18C6,2,3-苯并-8,11,15-三甲基-18C6以及苯并-15C5,18C6的配位作用,计算了1∶1配合物的稳定常数.18C6对碱金属离子具有显著的选择性,而其二甲基及三甲基取代物的选择性则较差.冠醚环上引入苯环及甲基使配合物的稳定常数降低,在甲醇中碱金属离子与18C6配合物稳定性次序为K~ >Rb~ >Cs~ >Na~ ,2,3-苯并-8,15-二甲基-18C6配合物稳定性次序为K~ >Rb~ >Na~ >Cs~ ,2,3-苯并-18,11,15-三甲基-18C6配合物稳定性次序为K~ >>Na~ >Rb~ >Cs~ .引入甲基对Na~ 配合物稳定性的影响小于K~ ,Rb~ ,Cs~ ,即阳离子半径对配合物稳定性有较大的影响.在所研究的浓度范围内,碱金属离子-冠醚体系当量电导的降低程度与按配合物结构的预测一致.本文结果为设计具有特定选择性的冠醚结构提供了线索.     

硝酸镨苯并-12-冠-4配合物的电子结构研究

用INDO方法计算了硼酸镨苯并-12-冠-4配合物的电子结构、键级以及配位前后净电荷的分布。结果表明,配位时有0.6e的负电荷从冠醚氧迁移到镨上,形成的化学键具有相当程度的共价性。镨的5d轨道对共价性有主要贡献,4f电子则基本上是定域的。冠醚环上存在苯环使配合物的前线轨道具有π键性质。     

用氧化值法判断取代基属于哪一类的经验规律

苯的一取代物所起的亲电取代反应,根据大量实验事实归纳出下面的定位规律： 1.在苯环上新导入的取代基的位置主要由原有取代基来决定。2.可以把取代基分为两类：第一类取代基使新导入的基团进入邻位和对位,并且使反应易于进行（卤素除外）;第二类定位基使新导入的取代基进入间位,并且使取代反应难于进行。     

4-(1,2-二苯基)乙烯基-4’-(N,N-二苯基-4-乙烯基苯胺基)联苯及其二氟取代衍生物的电子结构与光谱性质

分别采用B3LYP/6-31G(d)和CIS/6-31G(d)方法对4-(1,2-二苯基)乙烯基-4’-(N,N-二苯基-4-乙烯基苯胺基)联苯(A)及其二氟取代衍生物(B-F)的基态(S0)和单重激发态(S1)的几何构型进行了全优化, 计算获得了电离势IP、电子亲和势EA等相关数据, 并采用含时密度泛函(TD-DFT)方法计算了上述化合物的电子吸收和荧光发射光谱. 研究结果表明, 化合物A及二氟取代衍生物B-F在469-474 nm蓝光区域主发射峰的强度远远大于372-387 nm范围的次发射峰, 说明此类化合物具有纯度较高的发射光谱; 主链苯环上的二氟取代(B, C和D)使最低空轨道(LUMO)能级明显降低, 有利于提高电子注入; 芳胺基苯环上的二氟取代(D和E)使分子最高占据轨道(HOMO)能级明显降低, 电离势增加, 能隙变大, 有利于抑制空穴越过发光层向电子传输层输运, 减少界面处激基复合物的形成, 同时起到光谱蓝移的效果; 既是主链苯环上也是芳胺基苯环上的二氟取代衍生物D更有利于平衡电子-空穴的注入, 应该具有更加优良的发光性质.     

聚对苯撑乙烯齐聚物及其衍生物电子结构和发光机理的理论研究

运用量子化学从头算ab initio HF方法对聚对苯撑乙烯剂聚物及其衍生物的几何结构进行了优化,分析了前线分子轨道成分,确认了电子光谱的跃迁轨道。计算结果表明,聚苯撑乙烯剂聚物及衍生物的电子云分布与其结构密切相关,不同取代基修饰下的二聚苯撑乙烯的电子光谱发生红移,且随取代基推电子能力加强红移显。电子光谱跃迁主要是最高占据轨道向最低空轨道之间的π－π^*跃迁,计算结果和实验吻合得很好。