双环-HMX结构和性质的理论研究

在DFT-B3LYP/6-311G*水平上, 计算研究了高能化合物四硝基四氮杂双环辛烷(双环-HMX) α和β两种异构体的结构和性质. 比较分子对称性、分子内氢键和环张力等几何参数以及分子总能量和前线轨道能级等电子结构参数, 发现α比β稳定. 分子中N—N键较长, N—N键集居数较小, 预示该键为热解和起爆的引发键. 基于简谐振动分析求得IR谱频率和强度. 运用统计热力学方法求得200～1000 K温度的热力学性质. 以非限制性半经验PM3方法探讨其热解机理, 求得各反应通道的过渡态和活化能, 发现热解始于侧链N—NO₂键的均裂. 还从理论上预测了该化合物的密度、爆速和爆压, 有助于寻求高能量密度材料(HEDM).     

环三甲撑三硝胺(RDX)结构和性质的DFT研究

环三甲撑三硝胺(RDX)是综合性能好、使用极广的高能炸药。本文用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,取6-31G*基组,求得其分子几何构型、电子结构、IR谱和热力学性质。全优化几何构型和电子结构均具有C3V对称性。在相邻原子之间以NNO2键的Mulliken集居数最小,表明其间电子分布较少,预示其为热解和起爆的引发键。IR谱与实验结果良好相符。计算所得298-1200K的热力学性质,对进一步深入研究RDX的反应和性质有助。     

Si~2Cl~6分子的内旋转能垒和振动基频的理论研究

用从头算方法HF/6-31G^*^*和密度函方法B3LYP/6-31G^*^*,对Si~2Cl~6分子的平衡几何构型进行优化,优化的结果与实验结果吻合得较好.并用上述两种不同的方法计算Si~2Cl~6分子的内旋转能垒,结果分别为8.786和6.694kJ/mol,其中DFT方法的计算结果与实验结果4.18kJ/mol吻合得较好.对Si~2Cl~6分子的振动基频进行计算.用HF/6-31G^*^*SQM力场所计算的频率理论值与实验值的平均误差为7.3cm^-^1,用B3LYP/6-31G^*^*未标度的力场所计算的频率理论值与实验值的平均误差为6.0cm^-^1.该密度泛函方法(B3LYP/~6-31G^*^*)的理论计算值比用HF/6-31G^*^*标度后的SQM力场计算的频率与实验值(除Si--Si键扭转振动基频之外的11条振动基频)吻合得更好.并给出了Si--Si键扭转振动基频的预测值。     

Si~2Cl~6分子的内旋转能垒和振动基频的理论研究

用从头算方法HF/6-31G^*^*和密度函方法B3LYP/6-31G^*^*,对Si~2Cl~6分子的平衡几何构型进行优化,优化的结果与实验结果吻合得较好.并用上述两种不同的方法计算Si~2Cl~6分子的内旋转能垒,结果分别为8.786和6.694kJ/mol,其中DFT方法的计算结果与实验结果4.18kJ/mol吻合得较好.对Si~2Cl~6分子的振动基频进行计算.用HF/6-31G^*^*SQM力场所计算的频率理论值与实验值的平均误差为7.3cm^-^1,用B3LYP/6-31G^*^*未标度的力场所计算的频率理论值与实验值的平均误差为6.0cm^-^1.该密度泛函方法(B3LYP/~6-31G^*^*)的理论计算值比用HF/6-31G^*^*标度后的SQM力场计算的频率与实验值(除Si--Si键扭转振动基频之外的11条振动基频)吻合得更好.并给出了Si--Si键扭转振动基频的预测值。     

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。     

环五甲撑五硝胺(CRX)结构和性质的DFT预示

用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,在6-31G*基组水平下,全优化计算了环五甲撑五硝胺(CRX)的分子几何和优化构型下的电子结构.环C-N键长为0.144～0.148 nm, N-NO2键长为0.139～0.142 nm; CRX的最高占有MO(HOMO)能级和最低未占MO(LUMO)能级之间的差值ΔEg(5.2054 eV)较大,预示CRX较稳定.基于简谐振动分析求得IR谱频率和强度.运用统计热力学方法,求得在200～1200 K的热力学性质C0p,m、 S0m和H0m.还运用Kamlet公式预示了它的爆速和爆压分别为9169 m/s和37.88 GPa.     

吲哚分子振动光谱的密度泛函理论研究

用多种密度泛函理论(DFT)方法(BLYP/6-31G^*^*,B3LYP/6-31G^*^*,B3PW91/6-31G^*^*和SVWN/6-31G^*^*)对吲哚分子的平衡几何构型进行了优化。在优化构型的基础上计算了吲哚分子的谐力场、振动基频和红外光谱强度。计算得到的振动频率与实验值比较平均偏差对四种计算方法(BLYP/6-31G^*^*,P3LYP/6-31G^*^*,B3PW91/6-31G^*^*和SVWN/6-31G^*^*)分别为16.3,40.5,45.1和26.4cm^-^1。BLYP/6-31G^*^*理论力场被用于吲哚分子的简正坐标分析计算中。根据振动率的势能分布(PEDs)对此分子的振动基频进行了理论归属。     

环四甲撑四硝胺(HMX)结构和性质的DFT研究

用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,取6-31G基组,求得环四甲撑四硝胺分子的几何构型、电子结构、 IR谱和298～1200 K的热力学性质.全优化几何构型和电子结构均具有Ci对称性.在相邻原子之间以N-NO2键的Mulliken集居数最小,表明其间电子分布较少,预示其为热解和起爆的引发键.IR谱与实验结果良好相符.     

二氨基二硝基乙烯结构和性质的理论研究

对三种二氨基二硝基乙烯同分异构体进行了HF/6-31G^*^*水平、DFT-B3LYP/6-31G^*^*水平的几何全优化以及MP2/6-31G^*^*//HF-6-31G^*^*水平的总能量计算。结果表明,1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(Ⅰ)总能量比顺式(Ⅱ)和反式(Ⅲ)1,2-二氨基-1,2-二硝基乙烯的总能量低,即热力学稳定性次序为Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ。分子的共轭性和分子内氢键的强度次序为Ⅰ≈Ⅲ>Ⅱ,前沿轨道能级差次序为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,也均表明(Ⅰ)最稳定。此外还计算研究了标题物的红外光谱;化合物Ⅰ的理论计算与实验值良好相符。在此基础上计算研究了标题物的热力学性质。     

开壳层元素簇合物BCHe^2+的几何构型和成键性质研究

本文用ab initio方法研究了开壳层元素簇合物BCHe^2^+基态的三种几何构型, 即线形BC-He^2^+, CB-He^2^+和T形(He在B-C键中点上方)的稳定性半讨论了其成健性质。计算了势能曲线。计算是在6-31G^*, 6-311G^*^*, 6-311+G^*^*,6-311++G^*^*, 6-311G^*^*(2df)和6-311G(3df,2p)基组下, 用UHF, MP2, PMP2,MP4(SDTQ), CISD和ST4CCD方法完成的。结果表明, He与B和C之间有弱键存在。三种构型之间的能量差别不大, 其结构都是非刚性的。在我们所查阅文献范围内, 本工作尚属首次。     

A theoretical study on the vibrational spectra and thermodynamic properties for the nitro derivatives of phenols

The nitro derivatives of phenols are optimized to obtain their molecular geometries and electronic structures at the DFT-B3LYP/6-31G* level. Their IR spectra are obtained and assigned by vibrational analysis and are reliable compared with the experimental results. Based on the frequencies scaled by 0.96 and the principle of statistic thermodynamics, the thermodynamic properties are evaluated, which are linearly related with the number of nitro and hydroxy groups as well as the temperature, obviously showing good group additivity.     

多氰基立方烷生成热的DFT-B3LYP和半经验MO研究

运用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法和半经验MO(MINDO/3,MNDO,AM1和PM3)方法系统计算了全部21种多氰基立方烷的生成热,首先,在DFT-B3LYP/6-31G^*水平下通过不破裂立方烷笼状骨架(亦即选择立方烷为参考物)的等键反应设计,精确计算了9种多氰基立方烷的生成热;发现B3LYP/6-31G^*结果分别地均与上述四种半经验MO方法求得的生成热之间存在良好的线性关系(相关系数均在0.9994以上),且以AM1生成热与B3LYP/6-31G^*计算值最为接近,其次,其它12种多氰基立方烷的精确生成热借助上述线性关系通过校正对应的AM1结果而获得,多氰基立方烷的生成热很高,且随-CN基数目的增加而线性地增大,表明它们属于极具潜力的“新一低高能炸药”而具开发价值。     

Synthesis,Crystal Structure,Characterizationand Quantum Chemical Studies on 1N-Acetyl-3-（2,4-dichloro-5-fluorophenyl）-5-（p-methyl-phenyl）-2-pyrazoline

1N-Acetyl-3-（2,4-dichloro-5-fluoro-phenyl）-5-（p-methyl-phenyl）-2-pyrazoline has been synthesized and characterized by elemental analysis, IR, UV-Vis and X-ray single-crystal diffraction. Ab intio calculations have been carded out for the compound by using both B3LYP and HF methods at the 6-31G^＊ basis set. The calculated results show that the predicted geometry can well reproduce the structural parameters. The electronic absorption spectra calculated by B3LYP/6-31G^＊ method are approximate to the experiments and the Natural Bond Orbital （NBO） analyses suggest that the above electronic transitions are mainly assigned to n→π^＊ and π→π^＊ transitions. CIS-HF/6-31G^＊ method is not suitable to predict the electronic spectra for the title compound. The calculation of the second order optical nonlinearity was carded out, giving the value of molecular hyperpolarizability equal to 2.194^＋ 10^-30 esu. On the basis of vibrational analyses, the thermodynamic properties of the compound at different temperature have been calculated, revealing the correlation between C p, m^0, S m^0, H m^0 and temperature.     

2,3,7,8-四氯苯并二英分子结构与热力学性质的理论研究

用密度泛函理论(DFT)和从头算(ab initio)方法,在B3LYP/6-31G、 B3LYP/6-31G*、 B3LYP/6-311G*和MP2/6-31G*水平上全优化计算了2,3,7,8-四氯苯并二英(2,3,7,8-TCDD)的几何构型、电子结构和振动频率,并用校正后的频率计算了298～1500 K的标准热力学函数,同时用半经验的PM3 SCF-MO进行了同样的计算,计算结果与实验值及文献值较好地吻合.     

Spectroscopic, quantum chemical DFT/HF study and synthesis of [2.2.1] hept-2'-en-2'-amino-N-azatricyclo [3.2.1.0(2,4)] octane

The compound 4-N-bicyclo [2.2.1] hept-2'-en-2'-amino-N-azatricyclo [3.2.1.0(2,4)] octane (2) has been synthesized and characterized by elemental analysis, IR, UV-vis, mass and NMR. Density functional theory (DFT) and Hartree-Fock (HF) calculations have been carried out for the title compound by using the standard 6-31G* basis set. The calculated results show that the predicted geometry can well reproduce the structural parameters. Predicted vibrational frequencies have been assigned and compared with experimental IR spectra and they complement each other. The theoretical electronic absorption spectra have been calculated by using CIS, TD-DFT and ZINDO methods. The (13)C NMR and (1)H NMR of compound (2) have been calculated by means of Becke 3-Lee-Yang-Parr (B3LYP) density functional method with 6-31G* basis set. Comparison between the experimental and the theoretical results indicates that density functional B3LYP method is able to provide satisfactory results for predicting NMR properties. On the basis of vibrational analyses, the thermodynamic properties of the title compound at different temperatures have been calculated.     

硅烯与甲醛环加成反应的理论研究

本文用RHF/6-31G^*解析梯度方法研究了单重态硅烯与甲醛环加成反应的机理,用二级微扰方法对各构型的能量进行了相关能校正,并用统计热力学方法和过渡态理论计算了该反应在不同温度下的热力学函数的变化和动力学性质。结果表明,此反应历程由两步组成:1)硅烯与甲醛生成一中间配合物,是一无势垒的放热反应,2)中间配合物异构化为产物,此步势垒经零点能校正后只有51.4kJ·mol^-^1(MP2/6-31G^*//6-31G^*);从热力学和动力学的综合角度考虑,该反应在300～400K温度下进行为宜,如此,反应既有较大的自发趋势和平衡常数,又具有较快的反应速率。