气相中Y+活化CS2中的C—S键

以Y+与CS2反应作为第二行前过渡金属离子与CS2反应的范例体系. 采用密度泛函UB3LYP方法, 对于Y+采用Stuttgart 赝势基组, 对于CS2采用6-311+G(2d)基组, 计算研究了Y+离子在基态和激发态时与CS2气相反应的机理. 并用UCCSD(T)方法在相同的基组水平上对各驻点作了单点能量校正. 结果表明Y+离子与CS2的反应是插入-消去反应, 在反应过程中会发生系间窜越, 并且找到了两个势能面的能量最低交叉点.     

气相中Y^＋活化CS2中的C—S键

以Y+与CS2反应作为第二行前过渡金属离子与CS2反应的范例体系.采用密度泛函UB3LYP方法,对于Y+采用Stuttgart赝势基组,对于CS2采用6-311+G(2d)基组,计算研究了Y+离子在基态和激发态时与CS2气相反应的机理.并用UCCSD(T)方法在相同的基组水平上对各驻点作了单点能量校正.结果表明Y+离子与CS2的反应是插入-消去反应,在反应过程中会发生系间窜越,并且找到了两个势能面的能量最低交义点.     

HNCO+OH——NH~2+CO~2反应理论研究

用从头算UHF/6-31G基组研究了异氰酸和羟基生成氨基和二氧化碳即HNCO+OH--NH~2+CO~2的反应机理.优化得到了反应途径上的过渡态和中间体,并通过振动分析对过渡态和中间体进行了确认.在UMP4/6-31G水平上计算了它们的能量,同时对零点能进行了较正.计算结果表明:此反应是多步反应,先后通过3个过渡态(TS1,TS2,TS3),2个内旋转位垒(TSI,TSII),4个中间体(IM1,IM2,IM3,IM4),其中,IM3--TS2这一步为整个反应的决速步骤,速控步的活化能为202.388kJ/mol.与异氰酸和羟基作用的另一反应通道(即HNCO+OH--H~2O+NCO)的活化能(69.038kJ/mol)比较,可看出所研究反应通道为次要反应通道,这与实验结果是一致的。     

HNCO+OH——NH~2+CO~2反应理论研究

用从头算UHF/6-31G基组研究了异氰酸和羟基生成氨基和二氧化碳即HNCO+OH--NH~2+CO~2的反应机理.优化得到了反应途径上的过渡态和中间体,并通过振动分析对过渡态和中间体进行了确认.在UMP4/6-31G水平上计算了它们的能量,同时对零点能进行了较正.计算结果表明:此反应是多步反应,先后通过3个过渡态(TS1,TS2,TS3),2个内旋转位垒(TSI,TSII),4个中间体(IM1,IM2,IM3,IM4),其中,IM3--TS2这一步为整个反应的决速步骤,速控步的活化能为202.388kJ/mol.与异氰酸和羟基作用的另一反应通道(即HNCO+OH--H~2O+NCO)的活化能(69.038kJ/mol)比较,可看出所研究反应通道为次要反应通道,这与实验结果是一致的。     

C3H+与N反应的理论研究

用密度泛函方法在QCISD(T)／6—311 G^**//B3LYP／6—311G^*水平上研究了气相反应C3H^ N的反应机理．得到了不同能量产物的可能的反应通道，获得反应势能面．整个反应为多通道反应，经过多个步骤完成，共找到9个中间体和11个过渡态，产物C3H^ N(P2)为能量较低的产物，通道3：IM5→TS4→IM6→TS5→IM7→TS7→IM8→P2为较为可行的反应通道．     

P5H6+和P5Me6+全反式构象的理论研究

用HF和MP2两种从头算方法结合cc-pVDZ和cc-pVTZ两种基组对P5H6 及其甲基取代物P5Me6 的反式构象进行理论计算,各限制优化出11个反式构象.进而分别得到其构象势能面曲线,P5H6 势能面曲线是单调平滑的,其上只有一个稳定点(3T4)和一个过渡态(4T3),说明3T4构象是势能面上的全局最小点.而P5Me6 势能面曲线与P5H6 大致相同,不同的是在势能面曲线中还存在另一个稳定点,在HF或MP2用cc-pVDZ基组时为2E(φ=216°),在HF/cc-pVTZ时为2T1(φ=198°),并且,3T4和2E的能量非常接近.最后将这两势能面与四氢呋喃进行了比较.     

复合物C2H6·(H2O)2中分子间相互作用的理论研究

在B3LYP/6-311 G**水平上得到C2H6.(H2O)2复合物势能面上四种稳定构型。在相同基组下经MP2电子相关能和基组叠加误差(BSSE)进行单点能量校正,求得单体间相互作用能的大小。结果发现:四种稳定构型都通过CH…O氢键而形成,相应σ(CH)键都出现了较小的收缩,导致伸缩振动发生蓝移,在最稳定的复合物Comp lex2和Comp lex3中,H2O(A)分子的一个H原子与C2H6的两个H原子相对距离较短,并且具有最大的总相互作用能和两个单体AC分子间相互作用能,这说明三个氢原子间存在着较强的相互作用,并对分子的稳定性起着重要作用.     

甲烷与N_2~+反应机理的理论研究

利用量子化学理论对CH4和N2+的反应进行了理论研究,分析了反应势能面,得到了4条可能的反应通道.在所有的反应路径中,如果反应物所具有的能量较高,则路径PathP2(1),PathP2(2)和PathP3为主要反应通道,得到的产物应该是P2(CH3+N2H+)和P3(CH3++N2+H);如果反应物所具有的能量较低,则路径PathP1,PathP2(1)和PathP2(2)为主要反应通道,得到的产物应该是P1(CH4++N2)和P2(CH3+N2H+).     

OH+ C2H2N←C2H3 + NO→CH3 + NCO反应机理的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论研究了反应通道(a)C2H3 NO→CH3 NCO和(b)C2H3 NO→OH C2H2N的反应机理．在B3LYP／6-31G(d)水平上优化了反应物、中间体、过滤态、产物的几何构型，通过频率分析确定了11个中间体和10个过渡态．所有的反应物、中间体、过渡态、产物都在CCSD／6-311 G(d，P)水平上进行了单点能较正．并讨论了反应的异构化过程．计算结果表明10是能量最低的中间体，比反应物的能量低308．479kJ／mol；过渡态1／3，2／5，3／4，4／8比反应物的能量高，其中3／4是能量最高的过渡态，比反应物的能量高91．894kJ／mol．通道(a)和(b)的理论放热值分别为111．059和96．619kJ／mol．     

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.     

Al_2P_2~(n-)(n=1～4)簇几何构型和芳香性的理论研究

作为一个颇有争议的概念,芳香性一直是化学领域关注的课题.随着这一概念被成功引入无机分子及簇化学,芳香性研究再次成为讨论的热点.作者运用B3LYP和B3PW91两种方法,选择6-311+G*基组,就Al2P2n-(n=1～4)体系的稳定构型、电荷分布、芳香性等其他特性进行了理论计算及分析.结果显示,Al2P2-,Al2P22-和Al2P23-分别具有三种稳定的构型,即平面、屋顶和链状结构;Al2P24-具有两种稳定的构型,即平面和屋顶结构.对于该体系而言,具有D2h对称性的异构体较稳定.从能量数据可以看出,n值大小对Al2P2n-体系的稳定性有着重要影响.随着n值增大,Al2P2n-较稳定构型的总能量降低.值得注意的是,较稳定Al2P2n-构型中,两个P原子没有成键,但是Al2P2-和Al2P22-中Al—Al键长分别为2.4873-和2.6477-,Al2P23-和Al2P24-中两个Al原子却没有成键.同时,计算发现,Al2P2n-体系每个较稳定构型的四个Al—P键长均相等,这为证实该体系存在芳香性提供了有力的结构标准.此外,自然键轨道分析(NPA)得出了Al2P2n-体系中较稳定构型的电荷分布及成键特点....     

C2v对称性簇Ru2N2的理论计算

采用密度泛函(B3LYP)方法计算了Ru2的部分低能电子组态，得到Ru2基态的电子谱项为7Δu，平衡核间距re=0.228 nm，振动频率ωe=338 cm－1，离解能De=1.92 eV. 同时计算了具有C2v对称性的Ru2N2簇中氮的活化情况，得到了各个优化几何构型下的键参数和体系能量.计算结果表明，氮氮键的活化程度由Ru2对氮起反馈作用的轨道数目决定.一般来说，氮氮键活化越强，体系能量越高，在相同的活化程度下，自旋多重度高的体系较稳定.     

超碱金属阳离子BM_6~+,CM_5~+,NM_4~+,OM_3~+和FM_2~+(M=Li,Na)的理论研究

采用从头算方法研究了一系列超碱金属阳离子BM6+,CM5+,NM4+,OM3+和FM2+(M=Li,Na).在MP2/6-311+G(d)水平上优化了这些体系的几何结构,并对频率进行了分析.计算得到它们最稳定结构分别具有Oh,D3h,Td,D3h和D∞h对称性.中心原子电负性越高,与配体碱金属原子之间的键长越短,相互作用越强.在CCSD(T)/6-311+G(3d,f)理论水平下计算了阳离子体系的垂直电子亲和势(EEA,v),EEA,v值的范围在3.26～3.86 eV之间,都低于Cs原子的第一电离势(3.90 eV).     

BH2+与H2O反应机理的量子拓扑研究

采用密度泛函方法B3LYP/6-311+G(d, p)和耦合簇方法CCSD/6-311+G(d, p)研究了BH2+与H2O的气相离子-分子反应机理. 优化得到了反应途径中各驻点的几何构型, 并采用内禀反应坐标法进行追踪. 从量子拓扑学的角度, 讨论了在反应过程中各化学键的变化. 反应(I)经历了一个四元环过渡态, 找到了这个反应的能量过渡态和两个结构过渡态.     

C2H3和NO2反应势能面的理论研究

在CCSD(T)／6—311G(d，p)／／B3LYP／6—3llG(d，p)水平上给出了反应C2H3 NO2的详细势能面信息，并列出了中间体和过渡态的几何构型．通过深入分析反应路径及反应机理，得到5个能量可行的产物和6条反应通道，其中产物C2H3O NO的形成又有利，而产物CH2CO HNO则是次要产物，其他产物在通常条件下可以忽略．     

反式共轭类碳烯CH_2CH—CHC∶LiF的构型及异构化反应

用MP2 / 6 - 31G 解析梯度方法研究了反式共轭类碳烯CH2CH—CHC∶LiF的结构 .得到 3个平衡构型和 2个异构化反应的过渡态 .计算结果表明 ,反式共轭类碳烯有两种比较稳定的平衡构型 .分析了各平衡构型的结构特点及稳定性 ,给出了各种平衡构型及过渡态结构的Mulliken集居数 ,并讨论了两种稳定构型的化学活性     

Cu2+诱导丙氨酸质子迁移机理的理论研究

采用B3LYP/6-31++G(d,p)和M06/6-31++G(d,p)方法研究了Cu2+诱导丙氨酸质子迁移机理,两种方法均得到8个稳定构型(1个两性的和7个中性的)和7个过渡态,构型转化途径一致。两种方法对构型结构的计算结果非常接近,都确认两性构型最稳定,但是认为7个中性构型稳定性的次序不同。采用CCSD/6-31++G(d,p)方法进行了能量校正,表明最稳定的是中性构型,结合能为-217.14kcal/mol,两性构型是次稳定结构;中性构型稳定次序与M06方法的一致,并表明M06方法的能量比B3LYP的好。C—O键和C—C键的旋转(能垒范围分别是2.31~17.49 kcal/mol和4.89~8.95 kcal/mol)以及质子在羧基O原子间的迁移(正逆反应能垒分别为54.99和31.06kcal/mol)导致中性构型间的转化;质子从羧基迁移到氨基导致中性构型变为两性构型(能垒为20.71 kcal/mol)。Cu2+使丙氨酸的电子云向Cu2+偏移,导致N6原子负电荷减少,降低了N6原子对H8原子的库仑作用,钝化了共价键B(O4—H8),动力学上不利于H8质子迁移。     

C6H5—H…X分子间氢键的理论计算

利用密度泛函理论B3LYP方法, 在6-311+G(3df,2p)水平上对C6H5—H…X型分子间氢键进行了几何构型优化、氢键相互作用能、电子密度分布等计算. 其中C6H6为质子供体, HCOH、H2O、NH3、CH2NH和HCN为质子受体. 从电荷布居分析、自然键轨道等角度详细地讨论了C6H5—H…X 体系中, 共轭π键、O和N的不同键型结构对氢键形成的影响以及孤电子对与C—H 反键轨道之间的相互作用(n→σ*)等.     

OH+C_2H_2N←C_2H_3+NO→OH+C_2H_2N反应机理的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论研究了反应通道(a)C2H3+NO→CH3+NCO和(b)C2H3+NO→OH+C2H2N的反应机理.在B3LYP/6-31G(d)水平上优化了反应物、中间体、过滤态、产物的几何构型,通过频率分析确定了11个中间体和10个过渡态.所有的反应物、中间体、过渡态、产物都在CCSD/6-311++G(d,p)水平上进行了单点能较正.并讨论了反应的异构化过程.计算结果表明10是能量最低的中间体,比反应物的能量低308 479kJ/mol;过渡态1/3,2/5,3/4,4/8比反应物的能量高,其中3/4是能量最高的过渡态,比反应物的能量高91 894kJ/mol.通道(a)和(b)的理论放热值分别为111 059和96 619kJ/mol.     

η~6—芳烃希土有机配合物的合成、结构及性能研究——Ⅰ.Sm(η~6—C_6H_6)(AlCl_4)_3的合成及晶体结构

经过铝粉加热活化的AlCl_3与SmCl_3在苯中反应,得到了Sm(η~6—C_6H_6)(AlCl_4)_3·C_6H_6单晶.其晶体属于三斜晶系,P1空间群,晶胞参数a=9.456(2)(?),b=9.765(3)(?),c=16.776(4)(?),α=96.00(2)°,β=93.76(2)°,γ=111.66(2)°,V=1422.55(?)~3,Z=2.晶体结构是采用Patterson和Fourier合成法解出的,所有非氢原子的坐标及各向异性热振动参数经块矩阵最小二乘法修正,最后偏离因子R=0.031,R_ω=0.035.分子结构中,中心离子Sm(Ⅲ)与六个Cl原子及一个苯环上的六个C原子成键.Sm-C键平均距离2.92(?),Sm-Cl平均距离2.83(?).与希土相连的六个Cl原子,其中之五构成平面五边形,整个分子呈大致的五角双锥形.