三重态SiCP2异构体的结构和稳定性的理论研究

采用DFT,QCISD和CCSD(T)等理论计算方法对三重态SiCP2异构体的结构和稳定性进行了理论研究.在B3LYP/6-311G(d)水平下,共计算得到由17个过渡态相连接的15个异构体.在CCSD(T)/6-311 +G(2df)//QCISD/6-311G(d)水平下,考虑重点振动能相对能量最低的三元环状异构体P-cCSiP 8(0.0 kJ/mol)及四元环状结构的cPCSiP 4具有相当大的动力学稳定性,在一定的实验室和星际条件下可能被检测到.另外,对它们的成键性质也进行了分析.     

SiNP分子结构及稳定性的理论研究

采用B3LYP/6-311G(d),QCISD和CCSD(T)方法,对单重态和三重态SiNP体系的异构化进行了研究.在QCISD/6-311G(d)水平下,得到了7个稳定的异构体,它们由4个过渡态所连接,其中三重态线型异构体SiNP(31,3Σ1),单重态环状异构体SiNP(14,1A')和单重态线型异构体SiNP(11,1Σ)都具有较大的热力学及动力学稳定性.     

CH2＝CHCl与O(3P)反应的理论研究

用量子化学密度泛函理论和QCISD (Quadratic configuration interaction calculation)方法, 对O(³P)与CH₂CHCl的反应进行了理论研究. 在UB3LYP/6-311＋＋G(d,p), UB3LYP/6-31＋＋G(3df, 3pd)计算水平上, 优化了反应物、产物、中间体和过渡态的几何构型, 并在UQCISD(T)/6-311＋＋G(2df,2pd)水平上计算了单点能量. 为了确证过渡态的真实性, 在UB3LYP/6-311＋＋G(3df,3pd)水平上进行了内禀坐标(IRC)计算和频率分析, 并确定了反应机理. 研究结果表明, 反应主要产物为CH₂CHO和Cl.     

OH-与CH2CIF反应的阴离子产物通道

理论研究了羟基负离子(OH-)与氟氯代甲烷(CH2CIF)反应的阴离子产物通道.分别在B3LYP/6-31+G(d,p)和B3LYP/6-311++G(2d,p)水平上得到反应势能面上各关键物种的优化构型,进而计算得到谐振频率和零点能.基于CCSD(T)/6-311+G(3df,3dp)水平的相对能量,描述了由质子转移和双分子亲核取代(SN2)过程生成各阴离子产物的途径.各阴离子产物途径势垒的计算结果表明质子转移过程是实验中的主要产物通道,与以往实验测量的结论相符.此外,计算还显示双分子亲核取代过程得到了非典型的阴离子产物,其中动力学效应可能会导致F-的生成.     

NC2S+离子的结构和稳定性的理论研究

在密度泛函和从头算理论水平下计算了单重态的NC2S+离子的结构、能量、光谱以及稳定性. 在B3LYP/6-311G(d)水平下, 得到8个异构体, 它们由15个过渡态相连接. 在CCSD(T)/6-311+G(2df)//QCISD/6-311G(d)+ZPVE水平下, 得到能量最低的异构体是直线型的具有1Σ电子态的NCCS+(1)(0.0 kJ/mol), 其次是直线型的异构体CNCS+(2)(54.8 kJ/mol). 两个低能量的异构体1和2及另外一个高能量的直线型异构体CCNS+(3)(323.8 kJ/mol)都具有相当大的动力学稳定性, 这三个异构体在具备一定条件的实验室和星际条件下是可以进行观测的. 分析了这3个异构体的成键性质.     

低硝酸盐离子N2O22-和亚硝酸HONO的异构体及其异构化反应的量化研究

采用Gaussian-98程序进行，在HF／6—31G(d)，B3LYP／6—31G(d)和MP2／6—31G(d)水平下优化分子结构并寻找过渡态，对于MP2／6—31G(d)结果在QCISD(T，E4T)，MP4／6—311 G(d，p)，MP4／6—311 G(2df，p)水平下重新计算能级．并用内禀反应坐标(IRC)法研究了N2O2^2-和亚硝酸HONO的异构化反应机理。     

CH2=CHCl与O(3P)反应的理论研究

用量子化学密度泛函理论和QCISD(Quadratic configuration interaction calculation)方法,对0(^3P)与CH2CHCl的反应进行了理论研究．在UB3LYP／6—311 G(d,p),UB3LYP／6—31 (3df,3pd)计算水平上,优化了反应物、产物、中间体和过渡态的几何构型,并在UQCISD(T)／6—311 G(2df,2pO)水平上计算了单点能量．为了确证过渡态的真实性,在UB3LYP／6—311 G(3df,3pd)水平上进行了内禀坐标(IRC)计算和频率分析,并确定了反应机理．研究结果表明,反应主要产物为CH2CHO和Cl．     

乙硼烷离子和自由基异构体重排与体系势能面的能量子化学计算研究

在B3LYP/6-311G(d,p)和QCISD(T)/6-311++G(3df,2p)(单点)水平下, 对B2H+5阳离子和B2H*5自由基全优化得到9个几何异构体: B2H+5单态体系(D3h, C1), B2H+5三重态(Cs, Cs, C1), B2H*5自由基(C2v, Cs, Cs, Cs). 得到势能面上与体系异构化过程相联系的5种过渡态.     

H2ClCS单分子分解反应机理的理论研究

用量子化学B3LYP/6 - 311+G(d,p)方法优化了H2ClCS单分子分解反应驻点物种的几何构型,并在相同水平上通过频率计算和内禀反应坐标(IRC)分析对过渡态结构及连接性进行了验证.用QCISD(T)/6-311++G(d,p)方法计算各物种的单点能,并对总能量进行了零点能校正.利用经典过渡态理论(TST)与...     

O原子与HNCO反应机理的量子化学及电子密度拓扑研究

采用MP2(Full),B3LYP,QCISD/MP2和CCSD(T)/MP2方法在6-311G(d,p)水平上对O原子与HNCO反应的微观机理进行了理论研究．采用MP2(Full)和B3LYP对反应位能面上的各驻点进行几何构型的全优化,振动分析和IRC计算证实了中间体和过渡态的真实性和相互连接关系．四种方法计算得到了四个反应通道的反应活化能．研究表明,O原子进攻HNCO中的H原子为反应的主要反应通道,该通道中形成了两个分子复合物,电子密度拓扑分析表明这两个分子复合物均为氢键复合物．     

高级量子化学从头计算法研究N2和H2O分子间相互作用

在MP2/6-311++G(3d,3p)电子相关校正水平上,对N₂和H₂O分子间可能存在的氢键复合物进行全自由度能量梯度优化,发现了一个接近于直线的弱氢键总能量极小结构(1),进一步在高级电子相关校正的MP4SDTQ和CCSD(T)水平,用6-311++G(3d,3p)基组加上(3s3p2d1f)键函数,用MP4和CCSD(T)计算的结构1的结合能分别为-5.061kJ/mol和-4.715kJ/mol.     

CH3SH与NO2的反应机理及动力学

在G3B3,CCSD(T)/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-311++G(d,p)水平上详细研究了CH3SH与基态NO2的微观反应机理.在B3LYP/6-311++G(d,p)水平得到了反应势能面上所有反应物、过渡态和产物的优化构型,通过振动频率分析和内禀反应坐标(IRC)跟踪验证了过渡态与反应物和产物的连接关系.在CCSD(T)/6-311++G(d,p)和G3B3水平计算了各物种的能量,得到了反应势能面.利用经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)并结合小曲率隧道效应模型(SCT),分别计算了在200～3000K温度范围内的速率常数kTST,kCVT和kCVT/SCT.研究结果表明,该反应体系共存在5个反应通道,其中N进攻巯基上H原子生成CH3S+HNO2的通道活化势垒较低,为主要反应通道.动力学数据也表明,该通道在200～3000K计算温度范围内占绝对优势,拟合得到的速率常数表达式为k1CVT/SCT=1.93×10-16T0.21exp(-558.2/T)cm3·molecule-1·s-1.     

SiC2S分子结构和光谱的理论研究

在CCSD（T）/6-311G（2df)//B3LYP/6-311G(d)水平上对SiC2S的各种可能异构体进行了研究。得到了其几何构型,精确能量和红外光谱。结果表明：SiC2S有8个稳定的异构体,能量最低的是直线型,电子态为^1∑的SiCCP1,其次是C2v对称性的S-cSiCC5,第三稳定的是直线型^1∑电子态异构体SSiCC2,第四稳定的是具有CC桥键C2v对称性的长菱形结构的.     

OH-与CH2ClF反应的阴离子产物通道

理论研究了羟基负离子(OH^-)与氟氯代甲烷(CH₂ClF)反应的阴离子产物通道. 分别在B3LYP/6-31+G(d,p)和B3LYP/6-311++G(2d,p)水平上得到反应势能面上各关键物种的优化构型, 进而计算得到谐振频率和零点能. 基于CCSD(T)/6-311+G(3df,3dp)水平的相对能量, 描述了由质子转移和双分子亲核取代(S_N2)过程生成各阴离子产物的途径. 各阴离子产物途径势垒的计算结果表明质子转移过程是实验中的主要产物通道, 与以往实验测量的结论相符. 此外, 计算还显示双分子亲核取代过程得到了非典型的阴离子产物, 其中动力学效应可能会导致F^-的生成.     

硅炔氢加成生成甲硅烷基硅烯的量子化学研究

利用量子化学从头算和密度泛函理论(DFT), 研究了硅炔和氢气分子加成生成甲硅烷基硅烯的反应机理. 在B3LYP/6-311G**水平上, 全参数优化了反应通道上各驻点(反应物、过渡态和产物)的几何构型, 计算出了它们的振动频率和零点振动能(ZPVE), 并对它们进行了振动分析, 以确定过渡态的真实性. 各物质总能量由QCISD(T)/6-311G**// B3LYP/6-311G**给出, 并对能量进行了零点能校正. 计算表明, 硅炔与氢分子加成反应可生成稳定的甲硅烷基硅烯. 热力学与动力学计算表明, 反应过程是一个放热、熵减少而自发趋势和反应程度较大的反应.     

三氧化硫分子杂化轨道的探讨

分别选用量子化学从头算MP2、QCISD、CCSD法和密度泛函B3LYP方法,在6-311++G(3df,3pd)基组水平下对SO_3分子的结构进行了优化比较,结果显示QCISD/6-311++G(3df,3pd)条件下的计算结果最优。在此条件下,用自然键轨道理论(NBO)对SO_3分子的杂化轨道、杂化方式、离域π键进行了研究。结果表明S原子采取sp~2等性杂化,杂化后形成含3对电子的sp~2轨道和1个空的3p_z轨道,O原子采取sp~3不等性杂化。S与O原子之间的σ键为S→O配位键,3个O原子各1对2p_z孤对电子与S原子的3p_z空轨道形成π_4~6离域π键。Mayer键级显示S=O键级为1.77,呈现明显的双键特性。     

CH3SH与NO2的反应机理及动力学

在G3B3, CCSD(T)/6-311＋＋G(d,p)//B3LYP/6-311＋＋G(d,p)水平上详细研究了CH3SH与基态NO2的微观反应机理. 在B3LYP/6-311＋＋G(d,p)水平得到了反应势能面上所有反应物、过渡态和产物的优化构型, 通过振动频率分析和内禀反应坐标(IRC)跟踪验证了过渡态与反应物和产物的连接关系. 在CCSD(T)/6-311＋＋G(d,p)和G3B3水平计算了各物种的能量, 得到了反应势能面. 利用经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)并结合小曲率隧道效应模型(SCT), 分别计算了在200～3000 K温度范围内的速率常数kTST, kCVT和kCVT/SCT. 研究结果表明, 该反应体系共存在5个反应通道, 其中N进攻巯基上H原子生成CH3S＋HNO2的通道活化势垒较低, 为主要反应通道. 动力学数据也表明, 该通道在200～3000 K计算温度范围内占绝对优势, 拟合得到的速率常数表达式为k1CVT/SCT＝1.93×10－16T0.21exp(－558.2/T) cm3&;#8226;molecule－1&;#8226;s－1.     

预测[C,O,S]体系的稳定异构体

采用 DFT, QCISD及CCSD(T)方法对单重态和三重态的COS分子体系势能面进行了理论计算, 在 QCISD/6-311G(d) 水平上得到4个过渡态连接的6个稳定构型. 经动力学及热力学分析发现只有一个单重态线性的分子11(O—C—S) 能够稳定存在.     

Theoretical Studies on Intermolecular Hydrogen-bond Interactions between Hexamethylenetetramine and Nitric Acid

The structures of the complexes generated by hexamethylenetetramine and nitric acid have been fully optimized by B3LYP method at the 6-311++G** and aug-cc-pVTZ levels. The intermolecular hydrogen-bonding interactions have been calculated by the B3LYP/6-311++G**, B3LYP/aug-cc-pVTZ, MP2(full)/6-311++G** and CCSD(T)/6-311++G** methods, respectively. The NBO (nature bond orbital), AIM (atom in molecule), temperature effect and solvation effect have been analyzed to reveal the origin of the interactions. The results indicate that the stable hydrogen-bonded complexes could be generated by hexamethylenetetramine and nitric acid. The interactions follow the order of (a)>>(e)>(b)>(c)>(d)>(f)>(g). The C-N bonds which are adjacent to the methylene involving the hydrogen bonds tend to break in the chemical reaction. Due to the exothermic process, low temperature is conducive to the formation of the composition, which tallies with the experimental result.     

CH3F与C2H3反应机理的理论研究

采用密度泛函B3LYP/6-311G(d,p)方法对CH3F与C2H3的反应体系进行了理论研究,获得了反应的势能面信息及可能的微观机理.在QCISD(T)/6-311++G(d,p)水平上精确计算了各反应物种的单点能.结果表明,除抽提氢反应外,标题反应还存在抽提氟(R1)、消氟化氢(R2)、消氢(R3)和自由基形成(R4)四类反应.在QCISD(T)/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-311G(d,p)水平上,R1,R2,R3和R4反应的能垒分别是163.9,152.2,209.8和224.2kJ·mol-1,相应反应能为-56.6,-164.3,-2.7和-156.0kJ·mol-1,所有反应均放热,为热力学允许的反应.