自由基C59N及双体(C59N)2的理论研究

用INDO系列方法对自由基C59N及双体(C59N)2进行了理论研究,结果表明: N的掺入使C60笼发生畸变, N向笼外突出, 碳氮6-6键上的C自旋密度较大, 两C59N自由基在这个碳上以C-C单键连接形成双体为C2h, C2v对称性。其中C2v构型更稳定, 且N与附近的三个碳均以单键连接。理论计算的电子光谱与实验吻合较好。(C59N)2易分解为单体C59N。     

C77N+异构体的稳定性和电子光谱研究

All of the possible 21 isomers for C77N+, an isoelectronic molecule of C78, were investigated by the INDO methods based on C78(C2V). It indicates from optimization that the most stable isomer is that the nitrogen atom substitutes C(78) located at the C(78)-C(73) bond passed through by the Y shortest axis and the atoms near the Z longest axis are also easy to substitute, whereas the atoms near the X shortest axis are relatively difficult to substitute. At the same time, C78 was compressed a little and ready to perform the further reaction to form C77 NR at the location of substitution. Electronic spectra of C77N+ were calculated by INDO/SCI method and electronic transition was theoretically assigned. The red shift of absorption peaks for electronic spectra of C77N+ took place compared with that of C78(C2V) because of its narrower LUMO HOMO energy gap. There are great differences in characteristic absorptions among C77N+ isomers, which can be considered as evidence of the formation for each isomer.     

N－乙基吩噻嗪及其自由基正离子的结构和电子光谱的理论研究

用ＩＮＤＯ系列方法对Ｎ－乙基吩噻嗪及其自由基正离子进行了几何构型优化，得到中性分子为蝶状折叠形，自由基正离子为平面构型。以优化构型为基础计算其电荷密度、自旋密度、键序和电子光谱。对光谱进行理论指认并讨论了从中性分子到离子谱带红移的原因。理论计算结果均与实验结果一致。     

C120NH的电子光谱和结构的理论研究

用INDO系列方法对双笼化合物C₁₂₀NH进行了理论研究,并预测C₁₂₀NH的形成缓解了C₆₀NH中亚胺基三元环处的角张力,从而较稳定;两碳笼直接键连使其相互间有较弱的相互作用,N仍具有较强的捕获质子能力,且有一定选择性;C₁₂₀NH的电子光谱与母体C₆₀及C₁₂₀O和C₁₂₀CH₂相似.     

C70O2可能异构体的结构和电子光谱的理论研究

用AM1、PM3及INDO系列方法研究了C₇₀O₂可能异构体的结构和稳定性.在C₇₀O稳定构型的基础上,考察了C₇₀O₂的45种异构体.结果表明,两个O原子加在碳球极端处同一个六元环内不等价的6/6键上形成环氧结构的构型最稳定.在优化构型的基础上,进行电子光谱计算,并与C₇₀和C₇₀O进行了比较.     

C60CH2结构和电子光谱的理论研究

用ＩＮＤＯ系列方法研究Ｃ６０ＣＨ２的两种结构，ＣＨ２加在两个六元环之间的键上为Ｃ２０构型，ＣＨ２加在一个五元环和一个六元环之间的键上为Ｃ５构型，计算表明，从总能量和ＬＵＭＯ－ＨＯＭＯ能级差看，Ｃ６０ＣＨ２的稳定结构应是Ｃ２０构型，该Ｃ２０异构体有类环丙结构（Ｃ１５－Ｃ３０桥键键长为０．１５５６ｎｍ，键序等于０．８６６３），其电子光谱计算结果与实验值符合较好。     

中间体C60(CH3)-和产物C60(CH3)2的结构及产物

用INDO系列方法对C₆₀^2-与CH₃反应的中间体C₆₀(CH₃)^-进行理论研究,得到具有Cs对称性的构型。结果表明,CH₃加成到C₁₅上,将使与其相邻的双键碳(C₃₀)的电荷密度和自旋密度达极大值,故加成反应部位在C₃₀处;另外,C₁₅的对位C₁₂(或C₂₇)也较其它部位易于反应,且有两个反应场所,因而产物C₆₀(CH₃)₂可能为六元环上的1,2-加成和1,4-加成两种异构体的混合物。同时对两种加成产物的结构和电子光谱进行了理论研究,指认其电子跃迁,并讨论了其光谱红移的原因。     

C60O3的结构和电子光谱的理论研究

用INDO系列方法对C₆₀O₃的可能构型进行研究,结果表明:环氧结构邻近的6-6键易发生进一步的加成反应.其中3个氧原子加在同一个六元环的6-6边上,形成环氧结构最稳定的C₃v构型,第3个氧原子加在2个环氧结构相邻的六元环的6-6边上的C₂、C_s构型也相当稳定,C₂、C_s构型的部分¹³C NMR谱与实验吻合.C₆₀O₃可能有较好的反应活性,其电子光谱属于理论预测.     

N—乙基吩噻嗪及其自由基正离子的结构和电子光谱的理论研究

用ＩＮＤＯ系列方法对Ｎ－乙基吩噻嗪及其自由基正离子进行了几何构型优化，得到中性分子为蝶状折叠形，自由基正离子为平面构型，以优化构型为基础计算其电荷密度，自旋密度键序和电子光谱。对光谱进行理论指认并讨论了从中性分子到离子谱带红移的原因，理论计算结果法与实验结果一致。     

C60O结构和电子光谱的理论研究

用ＩＮＤＯ系列方法研究Ｃ６０Ｏ的两种结构：一是桥氧加在２个六元环之间的键上为Ｃ２ｖ构型；另一个是桥氧加在１个五元环和１个六元环之间的键上为Ｃｓ构型。计算表明，从总能量、ＨＯＭＯ－ＬＵＭＯ能级差和光谱性质看，Ｃ６０Ｏ的稳定构型都应是Ｃ２ｖ构型，该Ｃ２ｖ异构体具有环氧结构（桥Ｃ１５－Ｃ３０键长为０．１５１８ｎｍ，键序为０．８７４４），其电子光谱计算结果与实验值较好地符合。     

C75N+位置异构体的电子结构和光谱研究

杂原子的介入可改变纯碳笼的电子结构, 使其在超导、光电子器件及有机铁磁体等方面得到应用, 还可改善其氧化还原性能, 提高反应活性, 因而引起人们的研究兴趣[1～3]. Averdung[1]研究了C59N+与H的反应, 用质谱检测到C59NH和C59NH+2, 并用AM1方法优化其结构; Lamparth[2]以双氮杂富勒烯为前体, 合成了C59N+和C69N+, 测定中间体的 1H NMR谱、 UV谱及产物的FAB质谱, 并用 15N标记法证实了最强的碎片峰是N原子进入母体碳笼骨架所致. Diederich[3]观察到C76氮化物的FAB质谱信号, 但未给出进一步信息. 本文用INDO系列方法对氮杂富勒烯C75N+位置异构体的结构和稳定性进行理论研究, 找出最稳定的异构体, 计算其电子吸收光谱, 为实验室合成分离提供理论依据.     

C60O2可能异构体的结构,电子光谱和NMR谱的理论研究

用ＩＮＤＯ系列方法研究Ｃ６０Ｏ２可能异构体的结构，两个氧原子分别加在两个六元环相邻边或五六元环相邻边形成环氧结构，为Ｃｓ对称性，得６种可能构型，计算表明，两个氧原子加在同个六元环的六六元环相邻边所形成环氧结构Ｃｓ构型最稳定，环氧处Ｃ－Ｃ键不断开，与实验结果一致，其电子光谱计算结果亦与实验值相吻合，这种Ｃｓ构环氧结构所在六元环上的另一个Ｃ－Ｃ键有大的键序，为高活性位置，因此Ｃ６０Ｏ２可能有较好的化学     

C59(CHPh2)N的电子结构、UV-Vis光谱、NMR谱及非线性光学性质的理论研究

用INDO系列方法对由(C₅₉N)₂和CH₂Ph₂合成的第一个C₅₉N衍生物C₅₉(CHPh₂)N进行了理论研究,得到了C₅₉(CHPh₂)N的稳定分子构型,表明C₅₉(CHPh₂)N为Cs对称性,并在此基础上讨论了C₅₉(CHPh₂)N的UV-Vis光谱、NMR谱.计算表明C₅₉(CHPh₂)N的二阶非线性光学系数β_μ较大.     

C120O2的分子结构和光谱性质的理论研究

用INDO系列方法研究双笼氧化物C₁₂₀O₂分子可能异构体的结构,两个氧以桥键形式分别加成到两个碳笼上,在两个碳笼中间形成呋喃型五元环结构,有6/6连接和6/5连接两种C₂v构型.计算表明,C₁₂₀O₂两种构型中6/6连接的C₂v构型更稳定,其光谱与实验值相符.双笼氧化物C₁₂₀O₂的形成既缓解了C₆₀O环氧处的角张力,又比C₁₂₀O分子获得了更强的笼间相互作用,两个C₆₀靠两个呋喃型五元环连接在一起.两个碳笼的多位置直接键连使两碳笼距离较近,有较强的相互作用,但仍各自表现出一定的独立性.C₁₂₀O₂可发生分解生成新的化合物.     

Studies on the Electronic Structures and Spectra of C78（CH2）3

The structures and spectra of 20 possible isomers of C78(CH2)3 have been studied by using AM1,INDO/CIS and DFT methods. The results show that the most stable isomer is 1,2,3,4,5,6-C78(CH2)3 (A) with annulene structures,where three -CH2 groups are added to the 6/6 bonds located at the same hexagon passed by the shortest axis of C78 (C2v). Compared with that of C78 (C2v),the first absorption in the electronic spectrum of C78(CH2)3 (A) is blue-shifted because of its wider LUMO-HOMO energy gap. While the IR frequencies of the C–C bonds on the carbon cage are red-shifted owing to the formation of annulene structures and the extension of the conjugated system. The chemical shifts of the carbon atoms in 13C NMR spectra are moved upfield upon the addition.     

C59O的结构、电子光谱及NMR谱的理论预测

用INDO系列方法对C₆₀的取代产物C₅₉O进行几何构型优化,得到Cs对称性的稳定构型,以此构型为基础,计算并预测了C₅₉O的电子光谱和NMR谱.最后与C₅₉O的等电子分子体C₆₀^2-及C₆₀O进行了比较.