分子间相互作用的研究——-价轨道模型势从头算能量分解法

研究分子间相互作用是了解液体,固体性质和结构以及气体性质的关键,也是研究化学和生物化学催化机制及化学反应途径的重要方面.因此,近几年来这个领域的理论和实验研究引起了人们广泛的兴趣并取得了长足的进步.特别值得指出的是Morokuma等提出的基于单行列式从头算的能量分解法,较好地解决了很多体系中分子间相互作用的本质问题,受到了理论化学界的普遍重视.但是这种方法很费计算机时间,对于较大的体系,特别是含有重原子的体系,应用受到了限制.因此简化这种方法,使它能够比较容     

硝基胍热解反应途径的量子化学研究

本文用MINDO/3方法研究了硝基胍热解反应的机理。研究结果表明, 硝基胍热解反应可经历两条途径得到主产物(N_2O、H_2O和NH_3)。这两条途径相互竞争, 但生成N_2O及H_2O的途径Ⅰ要容易进行, 是整个反应的启动步。     

羟基负离子与一氟甲烷双分子亲核取代反应的量子化学研究

本文用LCAO-MO-SCF ab initio方法, 对OH^-+CH3F→CH3OH+F^-反应进行了过渡态理论及前线轨道理论的量子化学研究, 以4-31G为基组, 计算了反应进程的势能曲线,得到了过渡态的几何构型, 并用MP2方法进行了电子库仑相关效应的校正, 反应活化能的计算值与实验数据较为一致。用前线轨道理论对反应中分子重新组合过程进行了轨道分析, 较全面地解释了该反应的机理。     

叠氮根电负性的量子化学研究

用ab initio, MINDO/3, MNDO和DV-Xa等量子化学方法计算研究了一些分子型和离子型(碱金属)叠氮化物及相应氯化物的平衡构型和电子结构。结构表明: 在分子型叠氮化物中叠氮根的电负性较氯小、与氮相当; 而在离子型金属叠氮化物中,叠氮根的电负性和氯相当或较氯稍大。将计算所得正则离域分子轨道进行定域化处理, 发现产生这种电负性差异的主要原因是上述两类叠氮化物中N2的成键状况不同, 本文对此进行了较为细致的分析。     

气态肼的三种电子能谱和量子化学研究

本文应用X射线光电子能谱技术测得了气态肼的内层电子能谱、Auger电子能谱和价带电子能谱,对其电子结构进行了系统研究。又采用了不同能量的X射线为激发源,对比了Mg Ka 和 Zr M:价带能谱,定性地获得了肼的分子轨道的组成。本文对肼电子能谱进行了量子化学研究,用从头计算法给出了分子轨道波函数的成分,并指认了能谱,实验结果和计算值之间的一致性很好。     

多硝基甲烷Mannich碱稳定性的理论研究

用MNDO SCF-MO方法全优化了系列多硝基甲烷Mannich碱的几何构型, 计算了它们的电子结构。在胺、醛组分相同时, 标题物>N-CH2-Y的特征键CH2-Y的键级随酸组分亲核性的增强而增大。该CH2-Y键级较小是造成Mannich碱在溶液中不稳定的重要原因。C-NO2键的键级在分子中较小, 可能是热或光解等受激分解的引发键, 从电子结构特征上阐明了以硝仿为酸组分的Mannich碱稳定性较差的原因。     

氧杂环丁烷热解机理的量子化学研究

本文利用半经验分子轨道理论研究了氧杂环丁烷热解为甲醛和乙烯的反应机理计算是采用半经验方法AM1进行的, 各种驻点全部运用Berny梯度方法优化. 同时, 对过渡态的结构进行了振动分析的确证. 计算表明: 1)不存在协同的同面-同面反应途径的过渡态, 其驻点只是一个二级鞍点; 2) 协同的同面-异面反应途径需要经过一个能量很高的过渡态; 3)有利的反应途径是包含了双自由基中间体的分步过程。     

手性和尺寸对受限于单壁碳纳米管内的硝基甲烷热解反应的影响

采用组合的量子化学ONIOM(B3LYP/6-311++G**:UFF)方法, 研究了不同直径的扶手椅型(CNT(5,5)、CNT(6,6)、CNT(8,8))和锯齿型(CNT(9,0)、CNT(10,0)、CNT(11,0))单壁碳纳米管(CNTs)的限制作用对硝基甲烷分子结构和热解反应的影响. 分子结构分析表明, 与单体硝基甲烷相比, 受限于直径较小的CNT(5,5)和CNT(9,0)碳纳米管内的硝基甲烷构型发生扭转, Cs对称性消失, C—N键长略微缩短; 而受限于CNT(6,6)、CNT(8,8)、CNT(10,0)和CNT(11,0)内的硝基甲烷结构变化不明显. 热解势能面计算发现, 与硝基甲烷单体的热解是一个无过渡态的解离过程明显不同: 硝基甲烷在CNT(5,5)和CNT(9,0)碳纳米管内沿C—N键的解离经历过渡态结构, 所需克服的活化能比单体的解离能分别下降了约71和58 kJ·mol-1; 在CNT(6,6)和CNT(10,0)碳纳米管内, 硝基甲烷的热解活化能略有下降; 而在直径较大的CNT(8,8)和CNT(11,0)碳纳米管内, 热解活化能基本不变. 研究结果表明, 直径小的碳纳米管的限制作用对硝基甲烷热解活化能影响显著, 碳纳米管的手性对硝基甲烷热解反应影响不明显.     

芳香族硝基炸药感度和安定性的量子化学研究I.苯胺类硝基衍生物

运用HMO 和CNDO/2方法, 研究了二十多种苯胺类硝基衍生物的安定性. 随着分子中C-NO2 键级的增大, 其撞击感度减小丶热它定性增强. 以孤立双键为参考基准的离域能判据, 不能反映分子中基团位置对称定性的影响; 它的运用只能局限在基团相互位置影响不大的共轭体系中, 作为本系列化合物它性的影响; 它的运用只能局限在基团相互位置影响不大的共轭体系中.作为本系列化合物它定性的判据, C-NO2 键级较通常的离域能更为适用和直观; C-NO2 键级判据也符合炸药起爆和热分解机理, 且与Delpuech 的 判据相一致.     

硝基麝香香气化合物结构与香气性能关系的量子化学研究

ＡＭ１法计算结果表明，４个麝香香气合物的晶体结构与其最稳定结构符合得相当好。以稳定结构为基础研究总结其典型结构特征，用麝香香气分子共平面模型对其香气性能作了合理解释。     

平面型1,1-二锂代环丙烷比四面体型稳定的原因

在3-21G/Dunning基水平的量子化学"从头计算"基础上,绘制平面型1,1-二锂代环丙烷(PDCP)的A~1及B~2对称块中各分子轨道的波函数等值线图及PDCP和TDCP (四面体型)B~1和A~2对称块中各分子轨道示意图,并且求出PDCP及TDCP中各价电子i对于各种键A-B的f~i,A-B值.得到结论:由f~i,A-B所得定量结论与上述两种图形所得定性结论是完全一致的.再一次证明用f~i,A-B定量表达i价电子对A-B键中结合力贡献的合理性.把这些图与f~i,A-B数据结合起来分析,可和是结论:PDCP比TDCP稳定的主要原因在于前者的几何条件有利于A~1中σ-σ、B~2中σ-pscudo-π和B~1及A~2中π-π共轭效应的发生,使得PDCP中(C(1)-Li键远强于TDCP中的C(1)-Li键.     

硅甲基硼烯异构化反应机理研究所

用量子化学理论方法研究了硅甲基硼烯(SiH~3B)单重态和三重态异构化反应,计算了有关化合物的电子结构, 优化了过渡态构型, 讨论了两个反应的控制类型。     

Ab initio方法研究CH~3+OClO反应的可能通道

利用abinitio方法研究了CH~3+OClO反应的三个可能通道,首次应用UMP2(full)/6-31G(d,p)方法得到各反应物、产物、中间物及过渡态的优化构型和谐振频率;然后采用G2MP2理论计算各通道反应焓变和势垒高度。理论计算表明产物通道CH~2O+HOCl是最可能发生的途径,反应放热为443.80kJ·mol^-^1。可能的反应过程为：CH~3和OClO自由基先经无垒过程生成了一个富能中间物,继而通过较低的势垒解离成HOCl+H~2CO。     

用ab initio能量分解法研究二氟乙烯异构体稳定性

二氟乙烯具有偏氟、顺式和反式三种异构体.按照一般的静电概念,二氟乙烯中两个强负电性的氟原子相距愈近,其稳定性愈差.由此推测的稳定性顺序为:反式二氟乙烯>顺式二氟乙烯>偏氟乙烯.但由实验得出的稳定性顺序恰好与此相反.这种经典理论观点与实验的不一致吸引了许多理论与实验化学家的兴趣.有许多理论研究工作者试图探讨二氟乙烯稳定性的本质,但都未给出令人十分满意的解释.中国科学院上海有机化学研究所氟烃小组基于     

MgH^+,Mg2H^+量子化学从头计算的研究

用量子化学自洽场分子轨道从头计算方法,采用STO-3G基组计算了MgH~+,Mg_2H~+离子的位能曲线与位能面;给出电子波函数与电子集居数;得到MgH~+的平衡构型键长γ_(Mg-H)1.60A.Mg_2H~+的平衡构型有C_(∞v)与D_(∞h)两类,前者为[Mg—Mg—H]~+,键长γ_(Mg-Mg)2.41,γ_(Mg-H)1.63A;后者为[Mg—H—Mg]~+,γ_(Mg-H)1.73A.前者的总能量比后者低50kcal/mol.还讨论了它们的稳定性.MgH~+的键长计算结果和实测值较吻合,Mg_2H~+的平衡构型计算结果支持了Porter从热力学研究提出的假设.     

四氢萘热解反应机理研究

本文应用计算机研究四氢萘裂解反应机理, 计算结果表明文中所提出的反应机理有仅从定性, 而且从定量上与实验结果比较符合。本文应用灵敏度分析不仅得到最合适的机理步骤, 同时还得到一些实验中或计算中难于准确得到的动力学参数。