O(3P)与卤代甲基反应的理论研究 ——Ⅰ. O(3P)+CH2Cl的反应机理

用量子化学从头算法对氧原子与CH     

[GeCN2]分子异构化势能面的理论研究

在CCSD(T)/6-311＋G(2df)//B3LYP/6-311＋G(d)水平下, 研究了四原子分子 [GeCN2]的各个异构体的几何结构、红外振动光谱、相对能量及异构化和解离稳定性, 构建了[GeCN2]势能面. 我们得到了7个[GeCN2]异构体, 包括5个直线型结构GeNCN (1), GeNNC (2), NGeCN (3), NGeNC (4), GeCNN (5)和2个环形结构Ge-cCNN (6)和Ge-cNCN (7). 其中异构体5, 6, 7是我们新找到的构型, 而且GeCNN (5)是整个势能面上稳定性仅次于GeNCN (1)的异构体. 几何和电子结构分析表明, GeCNN (5)具有共轭三键结构: Ge≡C—N≡N:. 由于具有良好的热力学和动力学稳定性, 异构体GeCNN (5)有望在实验中观测到. 我们建议利用过渡金属羰基化合物的络合作用可以进一步稳定GeCNN (5). 本研究为寻找新型含高周期元素的多重键化合物提供了理论线索.     

CS与NO分子反应势能面的理论研究

应用量子化学从头计算和密度泛函理论(DFT)对CS分子和NO分子的反应机理进行了研究. 在B3LYP/6- 311G**和CCSD(T)/6-311G**水平上计算了CS分子与NO分子反应的二重态和四重态反应势能面. 计算结果表明, 二重态反应势能面中, CS分子的C端和NO的N端连接是主要的反应方式. 反应物先经过过渡态TS1, 形成具有直线结构的中间体1 (CSNO). 中间体1经过一系列异构化得到主要产物P₁ (CO＋SN). 此反应是放热反应, 反应热为－183.75 kJ/mol . 而四重态由于反应入口势垒过高, 是不重要的.     

亚甲基氰自由基(HCCN)与一氧化氮(NO)反应势能面的理论研究

在CCSD(T)/6-311G(d,p)//B3LYP/6-311G(d,p)+ZPE水平上对反应HCCN+NO的二重态反应势能面进行了计算,得到了4种产物:P1(HCN+NCO),P2(OH+NCCN),P₃[HCN+(CNO)]和P4(HCN+CNO).其中产物P1为主要产物,P2为次要产物,P₃和P4很难得到.在G2(B3LYP/MP2/CC)水平,对产物P1和P2的反应通道的单点能量进行了校正.     

HSCCS自由基势能面的理论研究

在CCSD(T)/6-311G(d,f)//MP2/6-311G(d,f) ZPE水平下,计算得到含有8个异构体和11个过渡态的HSCCS自由基体系势能面,讨论了异构体的结构与稳定性及异构体之间的异构化过程.结果表明异构体m1的能量最低,除m1以外,异构体m2和m3的能量也比较低,在MP2水平上,过渡态TS1的能量比异构体m2仅高3.9kJ/mol,而在CCSD(T)水平上,TS1的能量比m2低14.6 kJ/mol,这说明异构体m2可以迅速转化为能量更低的m1.异构体m3的能量比异构体m1高49.99 kJ/mol,可以推断,在合适的实验条件下可以观测到异构体m1.     

氧气和CS自由基反应势能面的密度泛函理论研究

应用量子化学从头计算和密度泛函理论(DFT)对O_2和CS自由基的反应进行了研 究。在B3LYP/6-311G~(**)水平上计算出了各物种的优化构型、振动频率和零点振 动能(ZPVE)。各物种的总能量由CCSD（T）/6-311G~(**)//B3LYP/6-311G~(**)给出 ，并对总能量进行了零点能校正。计算结果表明：CS自由基中的C端沿着O_2的双键 中线方向进攻，进行加成反应，反应的第一步放出大量的热量(450 kJ/mol)，推动 反应继续进行，从稳定的中间体4(Cs)出发，反应主要通过O的相邻位置的迁移生成 P_1(CO+SO)和P_3(COS+O)；通过S的相邻位置的迁移生成了重要的反应复合物 (complex 1)，进一步离解为产物P_2(CO_2+S)。计算结果可以很好地解释反应机理 。     

OCl2分子基态势能曲线的从头算研究

采用三重激发耦合族理论(CCSD),使用多种基组对OCl2分子基态结构进行几何优化,选出最优基组6-311G(2df)对OCl2分子的离解能、谐振频率和力常数等进行了计算,其结果与实验值符合很好.在此基础上推导出OCl2分子基态的多体展式势能函数,其等值势能曲线正确反应了OCl2分子的结构特征及势阱深度,进一步讨论了Cl+OCl和O+ClCl分子反应的势能面特征.这些结果可用于微观反应动力学的研究.     

用神经网络方法拟合的反应体系H＋CH4←→H2＋CH3的一个全域势能面

利用神经网络力法,基于47783个高精度从头算能量点构建了反应体系H＋CH4←→H2＋CH3的一个全域势能面．通过大最的准经典轨线以及量子散射计算测试了势能面的收敛性质．这个势能面对于拟合过程以及从头算点的数目都已经完全收敛,拟合误差很小县比Shepard插值的势能面计算速度更快,代表了此标志性多原子反应体系最好的势能面．     

H+HCNO反应势能面的理论研究

在CCSD(T)/6-311G(d,p)//B3LYP/6-311G(d,p)+ZPVE水平下, 对反应H＋HCNO进行了研究. 建立了反应势能面, 揭示了该反应的反应机理, 通过H迁移、N—O键或C—N键断裂等多步反应, 得到4种产物, 其中最主要产物为P1(HCN+OH).     

O+HCNO反应势能面的理论研究

采用CCSD(T)/6-311G(d,p)//B3LYP/6-311G(d,p)+ZPVE方法对反应O＋HCNO进行了研究. 通过反应势能面揭示了该反应的机理, 通过H或O迁移等多步反应路径得到3种产物, 其中, P1(HCO+NO)为主要产物, P2(HNO+CO)和P3(NCO+OH)为次要产物. 为进一步实验研究提供了参考.     

分子反应动态学中的势能面和非线性

势能面在分子反应动态学中起着无以替代的作用，对它的研究始终是化学物理学界的一个热点问题，而一性科学技术的发展和应用，又为分子反应动态学展示了许多丰富多彩的内容。同时，这两个领域又有许多交叉点。本文综述了这两个领域的最新进展。     

He2F-体系的分子间相互作用势能面

使用高水平的从头算CCSD(T)/aug-cc-pVTZ方法, 经过Counterpoise校正, 计算了He2F-体系的分子间相互作用势能面. 在He2F-体系的相互作用势能面的最小值处, 发现了一个等腰三角形的稳定结构. 在这个结构中, He…F- 距离是 0.334 nm, He…He 的距离是 0.295 nm, ∠HeF-He 为 52.5°. 计算了此稳定结构的频率、相互作用能、二体相互作用能和三体相互作用能. 在CCSD(T)/d-aug-cc-pVTZ水平下, 相互作用能为-1.727 kJ/mol.     

Si2分子基态和低激发态的电子结构

本文用abinitioSOCI／MCSCF／／HF／DH＋d方法计算得到了Si2分子的基态和八个激发态的平衡几何构型、总能量、谐振动频率、零点能以及各个态的势能曲线．讨论了各态键长随电子组态的变化关系，指出了成健轨道中。电子数的增加，是引起键长及谐振动频率变化的重要因素·其中3Πg，5∑；3△u，3∑，未见有关文献报导由于硅藻合物的重要应用价值，人们已对其进行了一些实验和理论研究h，’」．以前的研究主要是讨论其成键性质．由于St。分子结构的特殊性，要想全面了解其成键性质，不仅要研究其基态的电子结构，而且还要研究其激发态的电…     

化学反应的高精度从头算势能面

势能面是化学反应动力学研究的基础。近年来随着理论方法的发展与计算技术的进步,不但含三、四个原子反应体系的电子基态势能面的构建精度进一步提高,一些反应体系的多电子态耦合势能面的构建和含六个原子以上反应体系的高维从头算势能面的构建也取得了重要进展。本文结合若干典型体系势能面的构建工作,主要介绍了高精度电子基态势能面,包括Renner-Teller、旋轨耦合等非绝热效应的耦合势能面以及高维势能面方面的研究进展。     

SnAl4-和PbAl4-:新型平面四配位分子

通过全局结构搜索,在CCSD(T)/aug-cc-pVTZ&CEP-121G//B3LYP/6-311+G(d)&LANL2DZ水平上(其中CEP-121G和LANL2DZ用于Sn和Pb原子),构建了XAl-4(X=Sn,Pb)的异构化势能面,对于X=Si,Ge体系,平面四配位X异构体明显是体系的全局极小,但对于X=Sn,Pb而言,除了平面四配位X异构体外,还存在一个几乎与其等能量但未被关注的金字塔形结构.此外,从X=Si和Ge到X=Sn和Pb,体系势能面变得更为平滑.本文不但进一步检验了平面化学中的17价电子规则,也阐明了中心原子的取代效应对平面四配位结构稳定性的重要影响.     

ClH2反应体系的一个完全从头算的势能面

报道了一个关于 ClH2 反应体系的被称为BW3的从头算解析势能面. 这个势能面是基于用多参考组态相互作用(MRCI) 标度外部相关(SEC)的方法和非常大的基组计算得到的约1 200个从头算能点拟合而成, 且拟合达到了很高的精度. BW3面能正确重复H2和HCl的离解能, 及Cl H2抽取反应的吸收热. 对于Cl H2抽取反应, BW3给出的鞍点位于线性构型, 垒高为32.84 kJ/mol; 对于H ClH 交换反应, BW3 也给出线性势垒, 垒高为77.4 kJ/mol.     

NO+HCCCO反应势能面的理论研究

在CCSD(T)/6-311G(d,p)//B3LYP/6-311G(d,p)+ZPVE水平下, 对反应NO＋HCCCO进行了研究. 建立了反应势能面, 揭示了该反应的反应机理, 通过O迁移、C—C键或N—O键断裂等多步反应, 得到4种产物, 其中, 最主要产物为P1(HCCO+NCO).     

自由基HO2与C2H2反应势能面的理论研究

应用量子化学从头计算和密度泛函理论(DFT)对HO2+C2H2反应体系的反应机理进行了研究.在B3LYP/6-311G**和CCSD(T)/6-311G**水平上计算了HO2+ C2H2反应的二重态反应势能面.计算结果表明,主要反应方式为自由基HO2的H原子和C2H2分子中的C原子结合,经过一系列异构化,最后分解得到主要产物P1 (CH2O+ HCO).此反应是放热反应,化学反应热为-321.99 kJ·mol-1.次要产物为P2 (CO2 +CH3),也是放热反应.     

CO2势能面和振动激发态的理论研究

采用振动自洽场-组态相互作用(SCF-CI)方法通过实验振动光谱优化了CO₂分子的势能函数,由该势能函数计算得到的纯振动光谱数据与实验值相比,所有能级的误差均在4cm^-1以内,均方根偏差为1.50cm^-1,所预测的Π态振转光谱也与实验值很接近.     

B_4O分子异构化稳定性的理论研究

采用CCSD(T)/6-311+G(2df)//B3LYP/6-311+G(d)方法, 系统研究了B₄O体系各个异构体的结构和能量, 以及重要异构体的解离和异构化稳定性. 结果表明, 单态平面三角形含-BO单元的异构体cB₃-BO ¹1能量最低, 其次是带状的异构体B₄O ¹2(10.9 kJ/mol), 并且¹1和¹2结构都具有良好的动力学稳定性. 因此对于B₄O体系, ¹1和¹2都是有可能存在的. 而文献报道的三态直线型结构BBBBO(146.0 kJ/mol)的能量比异构体¹1和¹2高得多.