14顶点闭合型碳硼烷异构体的结构和稳定性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT) B3LYP/6-31G(d)方法对14顶点闭合型碳硼烷异构体的几何结构进行优化, 分析了它们的稳定性、电荷分布以及前线分子轨道能级. 结果表明, C₂B₁₂H₁₄碳硼烷的9个异构体都有对应的稳定构型, 并基本保持了B₁₄H₁₄^2－的骨架构型; 除两个C原子取代轴顶点位置B原子的1,14-C₂B₁₂H₁₄外, 其稳定性均随着两个C原子之间距离的增大而增加, 但C原子取代高配位数的B原子不利于其构型的稳定性. 各异构体的负电荷主要分布在C原子上, 同时处于轴向位置的B原子也有部分负电荷, 它们可能成为反应的亲核活性中心. 异构体的HOMO能级的高低与其稳定性相对应, HOMO能级低的异构体稳定性好.     

C14H3自由基和C14H3+阳离子的结构和热力学稳定性理论研究

采用密度泛函理论B3LYP/6-31G方法对C14H3中性和阳离子所有可能的构型、振动频率及热力学稳定性进行研究。基于目前的计算结果,C14H3和C14H3+最稳定的构型都是具有Cs对称的十四元环构型。如果构型里具有单叁键相互交替的聚炔烃结构,这个异构体就具有≈20cm-1的低频振动。C14通过加氢反应可以减小环内张力,使得十四元环能量降低,结构变得更加稳定。C14H3在温度低于1556K存在的可能性较大。     

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.     

稳定的气相二价阴离子C7H22-

采用HF, MP2, CCSD以及CISD方法,研究了二价阴离子C₇H₂^2-和C₇H₃^2-及其一价阴离子的几何结构振动频率。在理论上,我们得到了C₇H₂^2-和C₇H₃^2-能量最低结构分别为：C₂C(H₂)C₄^2-和C₂CHCHCHC₂^2-,而且均没有虚频。计算这两种结构所有可能的碎片化通道,碎片化能表明这两结构都不易解离为两个一价阴离子碎片。但是这两结构的垂直电离能和绝热电离能表明C₂C(H₂)C₄^2-是稳定的,但C₂CHCHCHC₂^2-是不稳定的。     

C40H2各种可能异构体稳定性的理论研究

采用AM1和PM3两种半经验方法,对D_5d对称性的C₄₀及C₄₀H₂所有可能异构体的几何构型进行了非限制对称性全优化,得到51种稳定异构体,在此基础上研究了氢的加成反应规律及本体C₄₀和最稳定及最不稳定C₄₀H₂异构体的红外光谱,讨论了影响C₄₀(D_5d)氢加成异构体稳定性及加成位置选择性的三种主要因素:(1)C₄₀本体几何结构;(2)共轭效应;(3)电荷分布影响.     

HPO2异构体结构和相对稳定性

在MP2/6-311++G(d,p)和QCISD(t)/6-311++G(3df,2p)(单点)水平下计算得到了包括8个异构体和12个过渡态的HPO₂体系势能面. 在势能面上, 异构体cis-HOPO(E1)的能量是最低的, 其次是trans-HOPO(E2)和HPO(O)(C_2V, E3), 能量分别比cis-HOPO高10.99和48.36 kJ/mol. 根据体系的势能面, 只有异构体E1和E3具有较高的动力学稳定性, 在实验中应该可以观测到. PH和O₂直接反应生成的cis-HPOO(E5)和trans- HPOO(E6)经过几步势垒较低的异构化过程就可以异构化为具有较高动力学稳定性的产物E1; 而OH和PO反应可直接生成E1. 计算结果较好地解释了相关实验.     

十顶点闭式杂硼烷结构的密度泛函研究

运用G96PW91/6-31+G(3d,2p)方法研究十顶点闭式杂硼烷及其位置异构体的稳定性，为实验合成提供理论预测。就原子半径、电负性等对构型稳定性的影响，杂原子占据a和e位形成的位置异构体的稳定性差异等问题，进行稳定化能、几何构型、NBO原子电荷等的比较，得出了有意义的结论。原子半径小的杂原子易占据a位，形成的杂硼烷稳定性高。电负性大的原子有较强的吸引电子能力，与多个原子的结合能力减弱，价电子离域的能力降低，使三维芳香性降低，稳定性降低。杂原子占据的位置不同，形成产物的结构不同，稳定性也不同。1-PB₉H₁₀和1-AsB₉H₁₀的稳定性分别低于2-PB₉H₁₀和2-AsB₉H₁₀。相反地，1-SB₉H₉和1-SeB₉H₉的稳定性分别高于2-SB₉H₉和2-SeB₉H₉。部分杂硼烷的X-H键呈弱酸性，其余氢原子的反应活性也增加，使其容易结合其他基团形成衍生物。     

{Na2[μ2-(C6H4O2)2](C6H4OOH)2}4-的结构及其在固态合溶液中的NMR比较

The new compound （NH3CH2CH2NH3）2{Na2[μ2-（C6H4O2）2]（C6H4OOH）2} has been synthesized and characterized by elemental analysis, IR, UV, NMR and single crystal X-ray diffraction. The yellow crystals crystallized in the triclinic system with space group P-1 and a=0.6091（2） nm, b= 1.0274（3） nm, c= 1.2466（4） nm, α=89.073（6）°, β=89.376（6）°, γ=78.873（5）°, V=0.7653（4） nm^3, Z= 1, R1=0.0568, wR2=0.1198. Every sodium ion coordinates in trigonal prismatic fashion with two O atoms from a terminal chelating catecholato ligand and four O atoms from bridging P2 catecholato ligands, Two neighboring NaO6 trigonal prisms are face-shared and centrosymmetric with regard to the inversion center consisting of four tri-bridging O atoms to form a binuclear cluster {Na2[μ2-（C6H4O2）2]}^2- anion. The comparison of ^13C NMR spectrum of tlie complex in solid state with that in solution indicated that the rapid exchange between the bridging [μ2-（C6H4O2]^2- and terminal [C6H4OOH]^- ligands was present in solution.     

C40异构体的结构和稳定性的理论研究

利用Gaussian98程序,采用密度泛函(DFT)方法中的B3LYP,选用6-31G基组对富勒烯(Fullerene)C40的6种异构体[D5d,Td,D2h,C3v,D2(Ⅰ),D2(Ⅱ)]进行了几何构型优化,其中,对于Td对称性的C40由于易发生Jahn-Teller畸变,则降低其对称性为D2d,再进行优化.对它们的平衡几何和电子结构进行了比较具体的分析,同时,根据计算得到的总能量推断出这6种异构体的稳定性顺序是D2(Ⅰ)>D5d>Td>C3v>D2h>D2(Ⅱ).     

C59H3N异构体的结构与稳定性的理论研究

分别用MNDO,AM1和PM3三种半经验方法对C59HN所有1-2,1-4和1-6氢加成物C59H3N的异构体进行几何构型全优化,结合频率分析及HF/6-31G单点能计算,确定了各异构体的基态结构及其相对稳定性,计算结果表明,C59HN氢加成物的立体选择性规律与C60和C60H2的不同,最稳定异构体不是1-2加成物,而是1-4加成的6,18-或12,15-异构体,次稳定异构体为1-2加成物,三种半经验方法计算得到的两者能量差为13～15kJ/mol,N原子取代碳笼骨架C原子后,改变了碳笼氢加成物的立体选择性规律.     

互连式硼烷neo-B20H182-同分异构体的构型稳定性研究

富硼化合物的构型稳定性研究对其应用具有重要作用,通过设计9个独立的neo-B20H182-同分异构体,应用密度泛函方法G96PW91方法,结合SHC基组,对其几何结构进行优化,获得总能和电子性质,区分了它们的稳定性差异,并与分子前沿轨道能差得到的稳定性结论一致。其中(ae1,e1a)-C2h、(e12,e22)-D2、(e12,e2a)-C1、(a2,e2)-C2v和(e12,e22)-C2h等5个同分异构体稳定性相当,均属稳定分子构型;(e12,e1e2)-C1和(e12,ae1)-C1稳定性相当,为较稳定的同分异构体;(e12,e12)-C2h和(e12,e12)-C2v的总能和互连能都与前7个相差很大,属不稳定的同分异构体。论文还就影响互连键强度和分子稳定性的因素进行了讨论。     

不饱和类硅烯H_2CSiNaCl的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法,在B3LYP/6-311G(d,p)水平上研究了不饱和类硅烯H2CSiNaCl的结构.结果表明,不饱和类硅烯H2CSiNaCl共有4种平衡构型,其中非平面的p-配合物型构型能量最低,是不饱和类硅烯H2CSiNaCl存在的主要构型.对平衡构型间异构化反应的过渡态进行了计算,求得了转化势垒.计算预言了最稳定构型的振动频率和红外强度.     

含硫有机膦多酸衍生物α–[RP(S)]2PW9O345-(R = –C6H5, –C6H11)的合成及结构表征

In the presence of Bu4NBr acting as phasetransfer reagent, organothiophosphoryl polyoxotungstate derivatives α-[RP(S)]2PW9O54^5- (R=C6Hs, C6H11) have been obtained by reaction of the trivacant β-[PW9O34]^9- anions with electrophilic C6H5P(S)Cl2 or C6H11P(S)Cl2 in acetonitrile. These new organic-inorganic hybrid anions have been characterized by elemental analysis, IR, ^31P and ^183W NMR spectroscopy. The collective application of the spectroscopy data of these new species indicates that the hybrid anion consists of an α-[PW9O34] framework on which are grafted two RP(S) groups through P-O-W bridges. The five-line ^183W spectra indicate that the hybrid anions possess Cs symmetry in acetonitrile.     

Pd6簇与H2分子相互作用的密度泛函理论研究

通过相对论有效核势密度泛函理论计算,优化了Pd6(H)2和Pd6(H)4等簇的平衡几何结构,预测了氢分子在Pd6簇表面上的吸附行为与活化解离性质.计算结果表明,单态的Pd6簇可以活化两个氢分子;第一个H2和第二个H2吸附解离过程速率决定步骤的能垒分别是66.4和24.5kJ/mol、在形成的分子氢配合物Pd6(H2)和Pd（H)2H2中,H2主要作为给电子配体.在最稳定的二氢簇合物Pd6(H)2中,H倾向与3个Pd相互作用,形成面位氢的多核成键吸附方式.     

[Mo(C9H6NO)2O2]的合成和晶体结构

合成了标题化合物[Mo(C9H6NO)2(O)2](C9H6NO=8-羟基喹啉),测定了化合物的晶体结构.晶体属单斜晶系,空间群Cc,a=13.372(3),b=9.421(2),c=13.554(3)A,β=109.71(3)°,V=1607.6(8)A3.结构由直接法解出,最后可靠性因子R=0.0473,Rw=0.062.Mo原子为6配位,位于八面体的中心.两个配体氧相互处于邻位,分别与8-羟基喹啉中的N原子处于对位.     

N8H8环状异构体的结构与稳定性的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法在6-311＋＋G**基组水平上对N₈H₈氮氢环状化合物可能存在的构型进行了几何优化, 得到74种稳定异构体, 应用自然键轨道理论NBO和分子中的原子理论AIM分析了这些化合物成键特征和相对稳定性, G3MP2方法计算了各异构体的能量及生成热. 研究结果表明: N原子孤对电子到相邻的氮氮键的超共轭作用是影响氮氮键长变化的主要因素; N₈H₈环状异构体的稳定性顺序为: 六元环＞七元环＞八元环, 五元环＞三元环＞四元环, 六元环是这些N₈H₈环状异构体中最稳定的, 最不稳定的是四元环, G19是所有环状异构体中能量最低的; M3能量最高, 稳定性最差, A7密度最大.     

HBO2异构体的结构和相对稳定性

用ab initio方法在MP2/6 311＋＋G(d,p)水平下优化得到了HBO2体系的若干异构体和过渡态，并在QCISD(t)/6 311＋＋G(3df,2p)//MP2/6 311＋＋G(d,p)水平下进行了单点能量校正.对计算结果的分析表明，无论是在热力学还是在动力学上，具有链状结构的HOBO异构体(E1)是势能面上最稳定的结构，并对E1的电子结构进行了分析；另一具有C2v对称性的HBO(O)结构的异构体(E2)的能量比E1高381.72 kJ•mol－1，由于E2处于一个较深的势垒中，因此是比较稳定的，可以推断，在适合的实验中应该可以观察到异构体E2.     

四元体系Na+,K+∥CO32-,B4O72--H2O 298K相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了四元体系Na^ ,D^ //CO3^2-,B4O7^2--H2O 298K时的相关系,该四元体系298K时的溶解度等温图含有5个相区：Na2B4O7.10H2O,K2B4O7.4H2O,Na2CO3.10H2O,K2CO3.3/2H2O和复盐Na2CO3.K2CO3.H2O,7条单变量曲线和3个共饱点,其中NaCO3.K2CO3.H2O K2CO3.3/2H2O K2B4O7.4H2O为相称共饱点,体系中发现了一种新的复盐：Na2CO3.K2CO3.H2O,这种复盐同时存在于含Na^ ,K^ //CO3^2-H2O三元体系的其它四元或高元体系中。     

[B20H18]n-(n=0,2,4,6)离子异构体的结构、稳定性与电子计数规则

对单个多面体硼烷(Polyhedral boranes)已有较多的理论研究，由多个多面体通过共用一个或多个顶点而构成的稠合型硼烷(Macropolyhedral borones)，具有多种多样的结构类型，并已被大量合成出来，目前对稠合型硼烷结构及成键特性的理论研究尚不充分，它们不能再以简单的closo，nido和arachno分类，Wade规则也不再适于解释其结构，理论上各种电子计数规则已有不少报道，对预言和发现新的分子十分重要。     

9-氯-9-硼芴与NaBH4反应的理论研究

采用密度泛函理论研究了9-氯-9-硼芴与NaBH₄反应的机理, 优化得到了10个中间体和12个过渡态, 并确定了可能的反应通道. 计算结果表明: 主反应通道包含了6个中间体和5个过渡态, 决速步活化能为80.35 kJ•mol^－1, 9-硼芴并非反应势能面上最稳定的中间体. 解释了实验上不能成功分离出稳定中间体9-硼芴的原因.