TMS的NMR量子化学计算

分别用HF/4-31G(Si=6-21G)、B3LYP/6-31G(D)、B3LYP/6-31G、HF/6-31G、MP2/6-31G(D)对TMS进行了结构优化,在此基础上,用Hartree-Fock、B3LYP理论水平下,分别用不同的基组6-31G、6-31++G(D,P)、6-311+G(2D,P)、6-311++G(D,P)进行NMR的计算;在MP2理论水平上,用STO-3G、3-21G、4-31G、6-31G、6-31G(D)、6-31++G(D,P)等基组进行NMR的计算.并用GAUSSION98程序所给出的四种计算NMR的方法:GIAO、IGAIM、CSGT、SINGLE GAUGE ORIGIN,分别在上述基础上进行了TMS的屏蔽值的计算.研究结果表明,就理论水平而言,DFT(B3LYP)比HF计算结果要好,而且基组越大,计算精度越高,但有一饱和基组存在.就计算方法而言,用GIAO有利于计算精度的提高.计算结果与实验值基本上吻合.     

[Li…X]e-[1](X=FH,OH2, NH3)的光电性质从头算

在MP2理论水平上采用6-311G基组系列计算了一价阴离子van der Waals复合物[Li…X]e-[1](X=FH, OH2, NH3)的偶极矩(μ)、平均极化率(α)以及平均一阶超极化率(β), 讨论了基组效应和电子相关效应对计算结果的影响, 比较了价电子对复合物一阶超极化率的贡献. 在MP4(SDQ)/6-311++G(2df, 2pd)水平上计算得到[Li…FH]e-[1]的μ=2.5633 a.u., α=1.0476×10³ a.u., β=1.0948×10⁵ a.u.；[Li…OH2]e-[1] 的μ=2.3204 a.u., α=1.2201×10³ a.u., β=2.1410×10⁵ a.u.；[Li…NH3]e-[1]的μ=2.4687 a.u., α=1.4817×10³ a.u., β=3.4040×10⁵ a.u.. 计算结果表明, 三种一价阴离子复合物分子均具有非常大的一阶超极化率, 而一个价电子对复合物的一阶超极化率的贡献超过1.0×10⁵ a.u..     

1,2-丁二烯到1,3-丁二烯异构化反应速率常数的理论计算

采用从头算方法在6-31G基组上研究了1,2-丁二烯到1,3-丁二烯异构化反应的反应机理.采用MP2方法对反应的活化位垒进行了相关能的校准.计算结果表明:该反应是一个途经自由基中间体的分步过程;在MP2/6-31G//UHF/6-31G+ZPE基础上,对应于TS1和TS2的活化位垒分别为64.95×4.184kJ/mol和64.10×4.184kJ/mol.在统一统计理论的基础上,计算了该反应在温度为1100～1600K区间的热速率常数值,计算结果可很好地用Arrhenius公式表达为:k(T)=2.4×10~(13)exp(-62.8×4.184kJ/RT)s.理论的研究结果与实验很好地相吻合.     

硝酸甲与硝酸乙酯的结构、振动频率和热力学性质的密度函数 理论(DFT)研究

用密度函数理论(DFT)的BLYP和B3LYP方法,取6-31G,6-31G^*,6-31G^*^*,6-311G,6-311G^*和6-311G^*^*六种基组,对硝酸甲酯和硝酸乙酯的几何构型和红外振动频率进行了计算研究.结果表明,B3LYP方法在采用极化基组(6-31G^*,6-31G^*^*,6-311G^*和6-311G^*^*)时计算得到的结果均较好,适用于硝酸酯类化合物的研究.而BLYP方法无论采用何种基组均不适用;运用校正后的B3LYP/6-31G^*频率(校正因子0.975)计算得到的热力学性质(C^o~p,H^o和S^o)与实验结果较吻合。     

硝酸甲与硝酸乙酯的结构、振动频率和热力学性质的密度函数 理论(DFT)研究

用密度函数理论(DFT)的BLYP和B3LYP方法,取6-31G,6-31G^*,6-31G^*^*,6-311G,6-311G^*和6-311G^*^*六种基组,对硝酸甲酯和硝酸乙酯的几何构型和红外振动频率进行了计算研究.结果表明,B3LYP方法在采用极化基组(6-31G^*,6-31G^*^*,6-311G^*和6-311G^*^*)时计算得到的结果均较好,适用于硝酸酯类化合物的研究.而BLYP方法无论采用何种基组均不适用;运用校正后的B3LYP/6-31G^*频率(校正因子0.975)计算得到的热力学性质(C^o~p,H^o和S^o)与实验结果较吻合。     

C6FmH6－m (m＝1～6)结构及芳香性的理论研究

运用密度泛函理论方法B3LYP, 选取6-31G(d,p)和6-31G(d)两种基组对C₆F_mH_{6－ m}(m＝1～6)进行了几何优化, 并对优化结构运用B3LYP/6-31G(d,p)方法进行了键能计算, 选用B3LYP-GIAO/6-31＋＋G(d,p)方法进行核无关化学位移(Nucleus-Independent Chemical Shifts, NICS)的计算. 研究表明, 所研究的氟代苯的基态均呈平面几何结构, 6-31G(d,p)基组计算的键长、键角的结果与实验值更加吻合, 其芳香性都较苯的大, 且随取代F数目的增加而增大. 用NBO对分子总NICS及各键对NICS的贡献进行了分解, 结果显示, 氟的p_z孤对电子参与六元环π键的形成是使氟代苯分子芳香性变大的主要原因.     

核自旋偶合常数2JC-C-F的量子化学计算

用密度泛函B3LYP方法,在6-311G基组上对36个化合物进行构型优化、频率分析,计算了C-C-F的核自旋偶合常数^2JC-C-F。由此拟合出一个基于该方法和相同水平上计算^2JC-C-F的公式,选取四种化合物进行验证,计算值与文献值吻合。     

外电场作用下甲基乙烯基硅酮分子结构和电子光谱

采用密度泛函B3P86方法在6-311++G(d, p)基组水平上优化得到了沿分子轴方向不同外电场(0-0.04 a.u.)作用下, 甲基乙烯基硅酮分子的基态电子状态、几何结构、电偶极矩和分子总能量. 在优化构型下利用杂化CIS-DFT方法(CIS-B3P86)研究了同样外电场条件下对甲基乙烯基硅酮的激发能和振子强度的影响. 计算结果表明, 分子几何构型与电场大小呈现强烈的依赖关系, 分子偶极矩μ随电场的增加先减小后急剧增大. 电场为零时, 分子总能量为-483.5532137 a.u., 随着电场增加, 能量升高, 在F=0.02 a.u.时达到最大值-483.5393952 a.u., 此后, 继续增大电场系统总能量则开始降低. 激发能随电场增加急剧减小, 表明在电场作用下, 分子易于激发和离解.     

有机分子的自洽场分子轨道从头计算的通用程序和C,H基组的选择

本文介绍一个适用于中小有机分子的自洽场分子轨道(SCFMO)从头计算通用程序,并对各种C、H基组作了比较研究,提出一个新的最小原子轨道基组。用它试算甲烷分子的电子结构,仅用9个原子轨道(AO)和41个GTO,得到的分子总能量为E=-40.1662hartree,比STO-KG的结果为优。例如STO-6G用9AO-54GTO得到E=-40.1011hartree。甚至比国际通用的Gaussian-70程序所采用的4-31G双ζ基组也有改进,后者用17AO-36GTO得到E=-40.1395hartree。此外,还在S.B.双ζ基组的基础上,在C-H键中间外加浮动键轨道,得到E=-40.1930hartree。     

Mycoepoxydiene核磁共振谱的理论研究

用密度泛涵理论(Density Functional Theory,DFT)的B3PW 91方法在6-311G**基组下优化了标题化合物mycoepoxyd iene的几何构型,同时计算了红外光谱.并用规范不变原子轨道(gauge independent atom ic orb ital)G IAO/B3PW 91以及G IAO/HF方法分别在6-311G**,6-311++G**等基组进行了核磁共振谱研究,计算结果与实验结果吻合很好.     

平面五元水分子簇的量子化学研究

选用Gaussian03的B3LYP/6-31G(d,p)、DMol3的BLYP/DNP和deMon的BLYP/TZVP等方法计算了甲烷水合物(结构-1)中平面五元水分子簇的结合能和氢键能,作了基组重叠误差(BSSE)和色散能(dispersion)的修正,估算了次级相互作用的贡献.在DMol3程序中使用了大型数值基组DNP,将基组重叠误差降至最低.在Gaussi-an03的B3LYP/6-31G(d,p)计算中,采用平衡法(Counterpoise)校正基组重叠误差.两种计算方法给出了一致的结果,证实了在使用6-31G(d,p)基组时,一对水分子在平衡距离的基组重叠误差高达8 kJ/mol.为估算色散能的贡献,使用了新近发展的包含色散能的密度泛函的DFT程序deMon计算了五元水分子簇.用多种方法计算出了经基组重叠误差和色散能修正的五元水分子簇的分子间结合能和氢键能的较为精确的势能超曲面,为甲烷和其他气体水合物的分子动力学模拟提供了依据.     

硝胺及其甲基衍生物的从头计算研究 I: 平衡几何构型的全优化

我们用移植的TEXAS梯度法从头计算程序, 选取STO-4-21G基组, 对硝胺、甲硝胺和二甲硝胺等分子的平衡几何构型进行了全优化计算。其C-N, N-H和C-H等键长的计算结果以4-21G基组的标准校正值校正之后, 所得理论预测值与实验数据良好相符, 对N-N,N-O键长以及键角、两面角等构型参数, 对照计算和实验结果进行了讨论。     

硝酸甲酯分子间相互作用的DFT和ab initio比较

用密度泛函理论(DFT)和从头算(ab initio)方法,分别在B3LYP/6 31G和HF/6 31G水平上求得硝酸甲酯三种二聚体的全优化几何构型和电子结构,并用6 311G和6 311＋＋G基组进行总能量计算.对HF/6 31G计算结果进行MP4SDTQ电子相关校正.在各基组下均进行基组叠加误差(BSSE)和零点能(ZPE)校正求得结合能.对6 31G优化构型作振动分析并基于统计热力学求得200～600 K温度下单体和二聚体的热力学性质.详细比较两种方法的相应计算结果,发现DFT求得的分子间距离较短,分子内键长较长,所得结合能均小于相应ab initio计算值.     

硝胺及其甲基衍生物的从头计算研究 I: 平衡几何构型的全优化

我们用移植的TEXAS梯度法从头计算程序, 选取STO-4-21G基组, 对硝胺、甲硝胺和二甲硝胺等分子的平衡几何构型进行了全优化计算。其C-N, N-H和C-H等键长的计算结果以4-21G基组的标准校正值校正之后, 所得理论预测值与实验数据良好相符, 对N-N,N-O键长以及键角、两面角等构型参数, 对照计算和实验结果进行了讨论。     

9-羟基苯并萘酮分子内氢传递过程的理论计算

借助MNDO、AM 1、HF/ 3 2 1G、HF/ 6 31G 量子化学理论计算方法 ,对 9 羟基苯并萘酮 (9 HPO)的分子内氢传递过程进行了理论探讨 ,并与X射线衍射的结构数据作了比较。发现 :1 .A构型的 9 HPO比B构型的更稳定 ,两个等同的A可以通过分子内氢传递相互转化 ,反应的过渡态就是B .2 .B是一种严格对称的平面构型 ,它的H电荷和偶极矩都较A增大 ,所以分子内氢传递速率在极性溶剂中将加快。3.共轭在 9 HPO分子内氢传递反应中起了重要的作用。 4.对于类似分子IHT的计算 ,先用半经验方法或小基组的从头计算方法优化结构 ,再用大基组的从头计算方法计算单点能可以得到较好的结果。     

[M(Im)2X2]型配合物的Far-IR和Raman光谱的理论研究

本文用从头计算RHF和密度泛函B3LYP方法以及LanL2DZ，SDD和6-31G(d)基组计算了配合物M(Im)₂X₂ (Im=imidazole；M=Zn(Ⅱ)，Pd(Ⅱ)，Pt(Ⅱ)；X=F，Cl，Br，I)的几何构型以及Far-IR和Raman振动频率。计算结果表明，对Zn(Ⅱ)配合物而言,B3LYP/6-31G(d)方法得到的几何参数与实验值吻合得最好，B3LYP/SDD次之。在计算Far-IR和Raman振动频率时，发现采用6-31G(d)基组，两种方法计算的结果差别不大。对LanL2DZ和SDD基组而言，对计算结果影响较大的是理论方法，基组影响甚微，个别的振动频率基组影响较大，相比较而言，SDD基组得到的结果更好一些。本文所使用的两种计算方法都能得到与实验值比较吻合的结果，而用从头计算RHF方法计算的结果与实验值更接近一些。在此基础上，预测了Pd(Ⅱ)和Pt(Ⅱ)配合物的Far-IR和Raman振动频率。     

吡啶甲酸分子平衡构型的ab initio理论研究

本文用能量梯度法TEXAS从头计算程序,选取4-21G(,N原子含极化d轨道)基组,对α-,β-吡啶甲酸分子的平衡几何构型进行了全优化计算,二套基组的理论优化表明,三个吡啶甲酸分子都具有平面的平衡构型,其计算键长经4-21G 基组的标准经验校正值校正后,所得的理论预测平衡几何构型与X射线单晶衍射实验结果有很好的一致性.对部分键长以及羧基与吡啶华平面的二面角中出现的差异进行了讨论.     

从头计算中的多中心GTO基组

本文提出了用于LCA-MO-SCF从头计算的多中心GTO基组,编制了使用这种基组的ab initio FORTRAN IV通用计算程序ABHF,在能量、偶极矩、维里值,尤其是Hellann-Feynman力的计算方面,都比已有的STO-GTO系的基组好.     

用量子化学从头计算研究苯的芳香性(英文)

用 LEMAO-3G 基组计算苯分子,优选轨道指数调节因子时,考虑到π键和σ键的差异而将ζ_(C2π)和ζ_(C2π)分开优选,得到苯的最佳调节因子组为:ζ(H1S)=1.26,ζ_(C1S)=1.0039,ζ_(C2π)=1.00761,ζ_(C2σ)=1.1043。据此算得苯分子的总能量为-229.167274a.u.,维里系数为1.00000。所得各价轨道的能量和 ESCA 数据基本相符,并与 Fischer-Hjalmars 等很接近于 Hartree-Fock 极限的计算值颇一致,而所用基组则和他们不同.分析上述结果可知:苯的芳香稳定性的原因,不仅在于其环形共轭体系中的离域作用,与之相对立而又相联系的诸轨道“收缩”或“定域”效应也起重大作用.而且σ轨道的离域与定域在其中起着比π轨道更大的作用.当σ-轨道因“动能压力”减小而显著收缩时,π电子轨道仅发生微小的收缩而呈较σ电子更弥散的状态.这一方面使π电子有较大的总能量,因而能很好地传递电子效应;另一方面使σ电子总能量降低更多,从而使苯分子总体有较大稳定性.     

乙烯醇锂的从头算研究

用限制的HF/3-21G和HF/6-31G^*优化乙烯醇锂的几种可能构型,比较了它们的稳定性.用限制的HF/3-1G,从乙醛开始,探讨了气相反应生成乙烯醇锂的机理,并在MP2水平上用6-31G^*基组计算了反应热.