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.     

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.     

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.     

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。     

Theoretical study on tetranuclear boron clusters: B4X4 (X = H, F, Cl, Br, I)

The molecular orbitals for B4H4, B4F4, B4Cl4, B4Br4 and B4I4 have been calculated by using all-electron or effective core potential ab initio method at the self-consistent field level using basis sets with diffuse and polarization functions. The boron-boron and boron-halide (-hydrogen) distances of these cage compounds are optimized with three kinds of basis sets constrained to a tetrahedral symmetry. According to the localization scheme of Boys, four three-centered two-electron (3c2e) B-B-B bonds localized on each of the faces of the B4 tetrahedron are derived for B4X4 clusters. The HOMO-LUMO energy gaps, atomization energies and Mulliken overlap populations of these compounds indicate that the stabilities of the clusters decrease in the sequence of B4F4 > B4Cl4, B4H4 > B4Br4 > B4I4.     

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．     

双核钯配合物Pd2L2和Pd2L2X2(L=Me2PCH2PMe2;X=F,Cl,Br,I,H)的量子化学理论研究

采用 ab initio HF,MP2方法和密度泛函理论方法,对Pd(0),Pd(Ⅰ)双核配合物Pd2L2和Pd2L2X2(L=Me2PCH2PMe2;X=F,Cl,Br,I,H)的儿何结构和电子结构进行了研究.研究表明Pd2L2中Pd原子间的相互作用丰要来自电子相关效应,Pd2L2X2中Pd原子问的相互作用则主要来自d轨道的成键作用.MP2方法和局域泛函Xa方法能对两类配合物的几何结构给予准确的描述.在Pd2L2中,Pd原子的4d电了组成一一对应的成键、反键轨道,轨道作用相互抵消使Pd原子间仅存在微弱的相互作用.x原子与Pd2L2的作用使Pd-Pd反键轨道电子占据数减少,成键作用加强.两类配合物的Pd-Pd键长与NAO键级之间存在很好的线性关系.还对Pd2L2和Pd2L2X2的低占据电子激发态进行了含时密度泛函理论计算,分析不同配合物的电子跃迁特征,并就卤素配体对Pd2L2X2光谱性质的影响进行了讨论.     

NX(X=F,Cl,Br)分子结构与极化函数f轨道的作用

用密度泛函理论的Becke3LYP方法，计算了NX（X=F，Cl,Br）的激发态b1Σ＋ 和基态X3Σ－，并对比不含f轨道的基集合cc-pvDZ和6-311＋G与含f轨道的基集合6-311＋G(3df)的计算结果，发现极化函数f轨道对NCl和NBr的键长与谐振频率ωe有明显改进作用，即f轨道对成键有贡献，而f轨道对NF的Re和ωe则无明显作用.同时，基于能量共振转移的需要，用NF代替O2-I 红外激光系统的O2是不适宜的，而用NCl和NBr代替则是可能的.     

RuX^2+(X=O, H,N, C)分子离子的势能函数与稳定性

用密度泛函B3LYP方法对RuX^2+(X=O,H,N,C)分子离子进行了理认研究,结果表明：PuO^2+,PuH^2+,PuN^2+和PuC^2+分子离子能稳定存在,基态电子状态是X5^Σ^-(PuO^2+),X8^Σ^-(PuH^2+),X4^Σ^+(PuN^2+)和X9^Σ^-(PuC^2+),势能函数为Murrell-Sorbie热函数,并导出了相应的几何性质,力学性质和光谱数据。     

C_4H_4Y(Y=O,S,Se)与BX_3(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.     

C70X2(X=H,F, Cl)的稳定性和电子光谱

用INDO方法研究C70H2四种异构体的稳定性, 表明其最稳定异构体为1, 9-C70H2和7, 8-C70H2, 两者能量差为16.3KJ.mol^-^1, 与实验值及ab initio计算值接近; 光谱计算表明, 其特征吸收峰与实验值一致。在此基础上预测C70F2和C70Cl2的稳定性和电子光谱, 表明C70F2四种异构体的稳定性顺序与C70H2一致, 而C70Cl2则以21, 42-异构体最为稳定。二者的电子光谱与C70H2极其相似只是在500nm以上有细微差别。     

Theoretical Investigation on the Geometries and Properties of Guanine-BX3 （X = F, Cl） Complex

Geometries and binding energies were predicted at the B3LYP/6-311+G* level for the guanine-BX3 (X = F, Cl) systems and four isomers with no imaginary frequencies have been obtained for both guanine-BF3 and guanine-BCl3, respectively. Single energy calculations using much larger basis sets (6-311+G(2df,p) and aug-cc-pVDZ were carried out as well. It was found that the most stable isomer of guanine-BF3 is BF3 connected to N3 of guanine with the stabilization energy of –19.93 kcal/mol (BSSE corrected), while that of guanine-BCl3 is BCl3 connected to O10 of guanine having stabilization energy of –15.02 kcal/mol at the same level. The analyses for the combining interaction between BX3 and guanine with the atom-in-molecules theory (AIM) and natural bond orbital (NBO) methods have been performed. The results indicated that all the isomers are formed with σ-p type interactions between guanine and BX3, in which pyridine-type nitrogen or carbonyl oxygen or nitrogen atom of amino group offers its lone pair electrons to the empty p orbital of boron atom and the concomitance of charge transfer from guanine to BX3 has occurred. Still, one or two hydrogen bonds exist in some isomers of guanine-BX3 system and contribute to the stability of complex systems. Frequency analysis suggested that the stretching vibration of BX3 undergoes a red shift in complexes. Guanine-BF3 complex is more stable than guanine-BCl3 although the B–Y (Y=N, O) bond distance in the latter is shorter.     

PuX~ (X=H,O,N,C)的结构与势能函数

用密度泛函B3LYP方法对PuX＋(X=H,O,N,C)分子离子体系进行了理论研究.结果表明,这些分子离子的基态电子状态分别是X 7Σ－(PuH＋)、X 6Σ－(PuO＋)、X 5Σ＋(PuN＋)和X 8Σ－(PuC＋);势能函数为Murrell-Sorbie势函数.并得到了相应的几何性质、力学性质和光谱数据.     

PuX2+(X=O,H,N,C)分子离子的势能函数与稳定性

用密度泛函B3LYP方法对PuX2+(X=O,H,N,C)分子离子进行了理论研究,结果表明:PuO2+,PuH2+,PuN2+和PuC2+分子离子能稳定存在,基态电子状态是X5∑-(PuO2+),X8∑-(PuH2+),X4∑+(PuN2+)和X9∑-(PuC2+),势能函数为Murrell-Sorbie势函数,并导出了相应的几何性质,力学性质和光谱数据.     

RuX^2+(X=O,H,N,C)分子离子的势能函数与稳定性

用密度泛函B3LYP方法对RuX^2+(X=O,H,N,C)分子离子进行了理认研究,结果表明：PuO^2+,PuH^2+,PuN^2+和PuC^2+分子离子能稳定存在,基态电子状态是X5^Σ^-(PuO^2+),X8^Σ^-(PuH^2+),X4^Σ^+(PuN^2+)和X9^Σ^-(PuC^2+),势能函数为Murrell-Sorbie热函数,并导出了相应的几何性质,力学性质和光谱数据。     

Theoretical studies on the reactions OH + CH3COCCl2 X (X = F, Cl, Br)

Theoretical investigations are carried out on the title reactions by means of the direct dynamics method. The optimized geometries, frequencies and minimum energy path are obtained at the MP2/6-31 + G(d,p) level, and energetic information is further refined at the MC-QCISD (single-point) level. The rate constants for both reactions are calculated by the improved canonical variational transition state theory with the small-curvature tunneling correction in a wide temperature range 200–3,000 K. The theoretical rate constant is in good agreement with the available experimental data. Furthermore, the effects of different halogen substitution on the rate constants are also discussed.     

F Cl_2→ClF Cl和Cl′F Cl→Cl′ ClF的反应机理

用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,取6-311G基组,计算研究了F＋Cl2→ClF＋Cl的反应机理.求得1个线形和2个三角形过渡态,反应能垒分别为1.24、46.37和105.09kJ·mol－1;同时发现F以∠FClCl为10～20°（或120～160°）进攻Cl2时,反应无能垒.此外,求得对称反应Cl′F＋Cl→Cl′＋ClF的能垒为40.57kJ·mol－1的1个过渡态.     

PuX＋(X=H,O,N,C)的结构与势能函数

用密度泛函B3LYP方法对PuX＋(X=H,O,N,C)分子离子体系进行了理论研究.结果表 明,这些分子离子的基态电子状态分别是X 7Σ-(PuH＋)、X 6Σ-(PuO＋)、X 5Σ＋(P uN＋)和X 8Σ-(PuC＋);势能函数为Murrell-Sorbie势函数.并得到了相应的几何性质、 力学性质和光谱数据.     

高能密度材料H2N5MN5H2 (M=Be,Mg,Ca,Zn,和Cd)的密度泛函理论研究

借助密度泛函理论,用B3LYP和BP86方法,对一系列潜在的新型高能密度材料分子H2N5MN5H2(M=Be,Mg,Ca,Zn,和Cd)进行了理论预测研究.结果表明,这些材料分子都非常稳定,不容易分解,其中H2N5BeN5H2最稳定.金属离子的配位作用对化合物的稳定起了重要作用.配体H2N5也因从金属M获得一个电子变成H2N5-离子而变得更稳定.