胞嘧啶-BH3复合物构型与性质的量子化学研究

对胞嘧啶-BH3复合物分别用B3LYP/6-31G和MP2/6-31G进行理论计算以预测该复合物的构型及稳定化能, 得到了5种构型。对各构型进行了振动频率分析和自然键轨道分析。结果表明, B与N和O直接相连的构型比较稳定, 其稳定化能为137.4和120.0 kJ/mol (MP2/6-31G)。其余的构型靠π-p作用而形成, 其稳定性较前两者弱。各构型的稳定化能与电荷转移量有良好的相关性。复合物的形成, 使其红外光谱均有不同程度的红移, 幅度与复合物的稳定性相关。     

吡啶-BH~3相互作用复合物的理论研究

对吡啶-BH~3复合物分别用MP2/6-31+G^*和B3LYP/6-31+G^*进行理论计算以预测该复合物的构型及解离能，得到四种构型，在MP2优化构型基础上作CCSD/6-31+G^*单点能量计算以验证MP2与B3LYP结果的可靠性，然后用B3LYP作振动频率分析，计算了各构型的垂直电离势，最后用更大基组作单点能量计算和自然键轨道(NBO)分析。结果表明，N-B直接相连的构型最稳定，其解离能为141.50kJ/mol,MP2和B3LYP对N-H接近的构型结果相关较大，另外两种构型稳定性介于二者之间，解离能分别为15.18kJ/mol,14.06kJ/mol(MP2/6-31+G^*)。     

CH3SH…HOO开壳型氢键复合物的结构及其电子密度拓扑性质

在DFT-B3LYP/6-311++G**水平下求得CH3SH…HOO复合物势能面上的稳定构型. 计算结果表明, 在HOO以其O8—H7作为质子供体与CH3SH分子中的S5原子为质子受体形成的氢键复合物1和2中, O8—H7明显被“拉长”, 且其伸缩振动频率发生显著的红移, 红移值分别为330.1和320.4 cm-1; 在CH3SH分子以其S5—H6作为质子供体与HOO的端基O9原子为质子受体形成的氢键复合物3和4中, 也存在类似的情况, 但S5—H6伸缩振动频率红移不大. 经MP2/6-311++G**水平计算的4种复合物含BSSE校正的相互作用能分别为-20.81, -20.10, -4.46和-4.52 kJ/mol. 自然键轨道理论(NBO)分析表明, 在CH3SH…HOO复合物1和2中, 引起H7—O8键长增加的因素包括两种电荷转移, 即孤对电子n1(S5)→σ*(H7—O8)和孤对电子n2(S5)→σ*(H7—O8), 其中后者为主要作用. 在复合物3和4中也有相似的电荷转移情况, 但轨道间的相互作用要弱一些. AIM理论分析结果表明, 4个复合物中的S5…H7间和O9…H6间都存在键鞍点, 且其Laplacian量▽2ρ(r)都是很小的正值, 说明这种相互作用介于共价键和离子键之间, 偏静电作用为主.     

胞嘧啶…NO复合物结构与性质的理论研究

用密度泛函理论在BL3YP/6-311＋G*基组水平上对胞嘧啶…NO复合物体系进行了理论计算, 发现了6个能量极小的复合物. 其结合方式是NO的N或O原子与胞嘧啶的N—H键形成氢键, 最稳定的复合物的结合能为－9.65 kJ/mol. NO的N原子与胞嘧啶的结合具有更强的优势, N结合的复合物中NO的键长缩短, 而O结合的复合物中NO键长伸长. 同时, 对复合物的振动分析发现, 在胞嘧啶中所有的与NO结合的N—H键的伸缩频率下降, 而所有氨基的面内弯曲振动频率是增加的.     

气相中开壳型(CH3)2S(O)…HOO红移氢键复合物的结构与性质

在DFT-B3LYP/6-311++G**水平上分别求得(CH3)2S…HOO和(CH3)2O…HOO开壳型氢键复合物势能面上的稳定构型. 频率分析表明, 与单体HOO自由基相比, 复合物中H10-O11键伸缩振动频率发生显著的红移, 红移值分别为424.21和374.22 cm-1. 在MP2/6-311++G**水平计算得到, 含基组重叠误差(BSSE)校正和零点振动能(ZPVE)校正的相互作用能分别为-24.68和-31.01 kJ·mol-1. 自然键轨道(NBO)理论分析表明, 在(CH3)2S…HOO复合物中, 引起H10-O11键变长的因素包括两种电荷转移: (1) LP(S1)1→σ*(H10-O11); (2) LP(S1)2→σ*(H10-O11), 其中LP(S1)2→σ*(H10-O11)占主要作用, 总的结果是使σ*(H10-O11)的自然布居数增加了37.27 me; 在(CH3)2O…HOO中也有相似的电荷转移的超共轭作用. AIM理论分析表明, S1…H10间和O1…H10间都存在键鞍点, ▽2ρ(r)分别为0.06196和0.03745, 说明这种相互作用介于共价键和离子键之间, 偏于静电作用.     

胸腺嘧啶-BH3构型与性质的DFT和MP2研究

Geometries and combination energies are predicated at B3LYP / 6-31G（d）and MP2 / 6-31G（d）level for thymine-BH3 complexes and 5 geometries have been obtained. Then single point energy calculations using larger basis sets（6-311 + G（2df）and aug-cc-pVDZ）and vibrational analysis and natural bond orbital analysis are carried out on the 5 optimized conformers. The outcome indicates that the conformers with the boron atom combined with O directly are relatively stable ones,（a）and（b）,with the combination energies of 90. 4 and 88. 0 kJ / mol （B3LYP / 6-31G（d）,BSSE corrected）. The fact is that the nitrogen atom offers electron to the empty atomic orbital of boron which produces the conformers（c）and（d）. Only one conformer is found which is formed because two carbon atoms offer π electron to the empty orbital of boron. The charge transference exists in all the conformers. The combination energies have a good line relation with their charge transference. The calculated results show that when the complex forms their IR spectrum moved to the red side and the frequency shifts are relative to the stabilities of the complexes.     

单电子锂键复合物H3C…Li—H的甲基非加和性理论研究

在B3LYP／6-311＋＋G＊＊及UMP2／6-311＋＋G＊＊水平上对单电子锂键复合物H3C…Li-H的甲基非加和性进行了理论研究．通过对复合物构型、能量、电荷转移及拓扑参数进行分析的基础上,讨论H3C…LiH、H3CH2C…LiH、（H3C）2HC…LiH及（H3C）3C…LiH的作用强度．结果表明,（H3C）3C自由基与LiH间形成的单电子锂键复合物的强度最强,其次为（H3C）2HC和H3CH2C,而H3C自由基与LiH间形成的复合物的强度最弱,甲基非加和性使得体系的作用强度增强,这也通过自然键轨道和分子中的原子理论分析得到了证明．另外,单电子锂键体系中参数间存在着几种线性／非线性关系,单电子锂键的作用模式与单电子氢键及单电子卤键有所不同．     

(CH3)2S与HOCI分子间的卤键和氢键相互作用

在DFT-B3LYP/6-311++G**水平上分别求得(CH3)2S…ClOH卤键复合物和(CH3)2S…HOCl氢键复合物势能面上的稳定构型.频率分析表明,与单体HOC1相比,在两种复合物中,10C1-11O和12H-11O键伸缩振动频率发生显著的红移.经MP2/6-311++G**水平计算的含基组重叠误差(BSSE)校正的气相中相互作用能分别为-11.69和-24.16 kJ·mol-1.自然键轨道理论(NBO)分析表明,在(CH3)2s…ClOH卤键复合物中,引起10Cl-11O键变长的因素包括两种电荷转移:(i)孤对电子LP(1S)1→σ*(10C1-11O);(ⅱ)孤对电子LP(1s)2→σ*(10Cl-11O),其中孤对电子LP(lS)2→σ*(10Cl-11O)转移占主要作用,总的结果是使σ(10Cl-11O)的自然布居数增加0.14035e,同时11O原子的再杂化使其与10Cl成键时s成分增加,即具有与电荷转移作用同样的"拉长效应";在(CH3)2s…HOCl氢键复合物中也存在类似的电荷转移,但是11O原子的再杂化不同于前者.自然键共振理论(NRT)进行键序分析表明,在卤键复合物和氢键复合物中,10Cl-11O和12H-11O键的键序都减小.通过分子中原子理论(AIM)分析了复合物中卤键和氢键的电子密度拓扑性质.     

（CH3）2S与HOCl分子间的卤键和氢键相互作用

在DFT-B3LYP/6-311＋＋G＊＊水平上分别求得（CH3）2S…ClOH卤键复合物和（CH3）2S…HOCl氢键复合物势能面上的稳定构型.频率分析表明,与单体HOCl相比,在两种复合物中,10Cl—11O和12H—11O键伸缩振动频率发生显著的红移.经MP2/6-311＋＋G＊＊水平计算的含基组重叠误差（BSSE）校正的气相中相互作用能分别为-11.69和-24.16kJ·mol^-1.自然键轨道理论（NBO）分析表明,在（CH3）2S…ClOH卤键复合物中,引起10Cl—11O键变长的因素包括两种电荷转移：（i）孤对电子LP（1S）1→σ＊（10Cl—11O）;（ii）孤对电子LP（1S）2→σ＊（10Cl—11O）,其中孤对电子LP（1S）2→σ＊（10Cl—11O）转移占主要作用,总的结果是使σ＊（10Cl—11O）的自然布居数增加0.14035e,同时11O原子的再杂化使其与10Cl成键时s成分增加,即具有与电荷转移作用同样的“拉长效应”;在（CH3）2S…HOCl氢键复合物中也存在类似的电荷转移,但是11O原子的再杂化不同于前者.自然键共振理论（NRT）进行键序分析表明,在卤键复合物和氢键复合物中,10Cl—11O和12H—11O键的键序都减小.通过分子中原子理论（AIM）分析了复合物中卤键和氢键的电子密度拓扑性质.     

取代基对1-甲基尿嘧啶与N-甲基乙酰胺氢键复合物中氢键强度的影响

使用密度泛函理论B3LYP方法和二阶微扰理论MP2方法对由1-甲基尿嘧啶与N-甲基乙酰胺所形成的氢键复合物中的氢键强度进行了理论研究, 探讨了不同取代基取代氢键受体分子1-甲基尿嘧啶中的氢原子对氢键强度的影响和氢键的协同性. 研究表明: 供电子取代基使N－H…O＝C氢键键长r(H…O)缩短, 氢键强度增强; 吸电子取代基使N－H…O＝C氢键键长r(H…O)伸长, 氢键强度减弱. 自然键轨道(NBO)分析表明: 供电子基团使参与形成氢键的氢原子的正电荷增加, 使氧原子的负电荷增加, 使质子供体和受体分子间的电荷转移量增多; 吸电子基团则相反. 供电子基团使N－H…O＝C氢键中氧原子的孤对电子轨道n(O)对N－H的反键轨道σ^*(N－H)的二阶相互作用稳定化能增强, 吸电子基团使这种二阶相互作用稳定化能减弱. 取代基对与其相近的N－H…O＝C氢键影响更大.     

(CH3)2S与HOCl分子间的卤键和氢键相互作用

在DFT-B3LYP/6-311++G**水平上分别求得(CH3)2S…ClOH卤键复合物和(CH3)2S…HOCl氢键复合物势能面上的稳定构型. 频率分析表明, 与单体HOCl相比, 在两种复合物中, 10Cl—11O和12H—11O键伸缩振动频率发生显著的红移. 经MP2/6-311++G**水平计算的含基组重叠误差(BSSE)校正的气相中相互作用能分别为-11.69和-24.16 kJ·mol-1. 自然键轨道理论(NBO)分析表明, 在(CH3)2S…ClOH卤键复合物中, 引起10Cl—11O键变长的因素包括两种电荷转移: (i) 孤对电子LP(1S)1→σ*(10Cl—11O); (ii) 孤对电子LP(1S)2→σ*(10Cl—11O), 其中孤对电子LP(1S)2→σ*(10Cl—11O)转移占主要作用, 总的结果是使σ*(10Cl—11O)的自然布居数增加0.14035e, 同时11O原子的再杂化使其与10Cl成键时s成分增加, 即具有与电荷转移作用同样的“拉长效应”; 在(CH3)2S…HOCl氢键复合物中也存在类似的电荷转移, 但是11O原子的再杂化不同于前者. 自然键共振理论(NRT)进行键序分析表明, 在卤键复合物和氢键复合物中, 10Cl—11O和12H—11O键的键序都减小. 通过分子中原子理论(AIM)分析了复合物中卤键和氢键的电子密度拓扑性质.     

1,2,3-三氮杂苯-水簇复合物氢键结构与性质的理论研究

在B3LYP/6-31 G**水平上对1,2,3-三氮杂苯和水形成1∶1,1∶2和1∶3复合物的基态氢键结构进行几何优化和性质计算,结果表明复合物之间存在较强的氢键作用。氢键的形成使水分子中H-O键振动频率减小(红移)。NBO分析表明,最稳定的1∶1,1∶2和1∶3复合物发生分子间电荷转移总量分别为0.0222e,0.0261e和0.0273e。     

几种过渡金属混配配合物的构型和量子化学研究

对几种五配位的过渡金属配合物晶体结构构型进行了详细讨论,通过扭曲角的计算证明它们均为正三角双锥(TBP)和正向四方锥(TP)的过渡构型。运用AM1量子化学计算方法,对混配体的一些物理化学参数,特别是配位N原子轨道对前线轨道的贡献进行了研究。结果表明,配位N原子轨道对前线轨道的贡献不大,而且也不影响配位构型的变化。计算还表明大多数以三(2-苯并咪唑亚甲基)胺为配体的过渡金属配合物均具有扭曲的三角双锥构型,而铜配合物的构型随协同配体的不同,在正三角双锥和正向四方锥之间的变化范围很大,这是由于铜离子较强的John-Teller效应造成的。     

阳离子-π体系相互作用的理论研究——Ⅰ.铵离子-苯复合物构型及相互作用的密度泛函研究

运用密度泛函B3LYP/6 31G 方法对铵离子 苯复合物的 6种可能构型进行了计算研究 ,发现铵离子的 2个氢指向苯环且不具对称性的结构为能量优势结构 .根据计算得到的复合物结构特点 ,分子间作用方式及热力学参数 ,得出铵离子和苯之间的作用是氢键相互作用的结论 .     

HCCO自由基与LiX(X=F,Cl,Br)锂键复合物的从头算研究

在MP2/6-311++G**水平上优化乙烯酮自由基与LiX(X=F,Cl,Br)形成锂键复合物.当卤素的电负性很强(如F元素),使得Li原子处于缺电子状态,此时,电子给体会把电子偏移向锂,形成共价性较强的锂键.而当卤素的电负性减弱时,锂键中主要成分逐渐变为离子键,并且此时锂键性质还要受电子给体影响.另外,由于HCCO为缺电子结构,电负性较弱且体积较大的卤素中的孤对电子会与HCCO之间通过静电相互作用,使得HCCO…Li—X键夹角变小,接近120°.锂键性质对HCCO…LiX(X=F,Cl,Br)复合物中Li—X的伸缩振动频率有直接影响.当锂键表现为共价性时,该频率红移,而当锂键表现为离子性时,该频率蓝移.但是,由于Cl的电负性与O的接近,C的电负性与Br接近所以,在O…Li…Cl和C…Li…Br中容易形成共振结构,导致远大于在其他复合物中的红移.     

5-甲基胞嘧啶-BH3复合物构型及异构化机理的理论研究

用B3LYP/6-311＋G(d)及MP2/6-311＋G(d)计算方法, 对5-甲基胞嘧啶与BH₃所形成复合物及异构化反应进行了研究, 获得了6种复合物及4个异构化过渡态. 在考虑基组重叠误差校正基础上, 得到了结合能及变形能等信息, 并用自然键轨道分析法讨论了其相互作用情况. 结果表明, BH₃与5-甲基胞嘧啶中N(3), O及N(4)相连形成稳定复合物a, b₁, b₂和c, 其结合能分别为104.58, 92.25, 63.49和43.41 kJ•mol^－1; 复合物a, b₁, b_2, c和d既可通过BH₃与5-甲基胞嘧啶不同部位结合直接生成, 也可通过BH₃整体迁移实现相互转化; 甲基化对复合物稳定性及相互异构化能垒无明显影响.     

用ab initio方法研究NaN_3的几何构型、电子结构和热力学、动力学性质

用ａｂｉｎｉｔｉｏＭＯ方法，在ＭＰ２（ｆｕｌ）／６３１１Ｇ水平下，全优化计算了叠氮化钠（ＮａＮ３）分子的线状和环状两种稳定构型及其转化过渡态的几何参数、电荷分布、分子总能量和振动频率，并研究了它们的热力学性质及转化速率常数和平衡常数．结果表明，线状比环状构型稍稳定（能量低６．０４ｋＪ／ｍｏｌ）；两者相互转化的能垒分别为１３．１５ｋＪ／ｍｏｌ（线型→环状）和７．１１ｋＪ／ｍｏｌ（环状→线型）．热力学和动力学计算均表明：ＮａＮ３通常主要以线型结构存在（占８５％以上），且随温度升高而增多（在１０００Ｋ大于９１％）．     

3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮与NH3及H2O分子间相互作用的理论研究

在DFT—B3LYP／6—311 G^**水平上,求得3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)／NH3和NTO／H2O两种超分子体系势能面上5种全优化构型．经基组叠加误差(BSSE)和零点能(ZPE)校正,求得NTO与NH3和H2O的分子间最大相互作用能依次为-37．58和-30．14kJ／mol,表明NTO与NH3的分子问相互作用强于与H2O的作用．超分子体系中电子均由NH3或H2O向NTO转移,相互作用能主要由强氢键所贡献,由自然键轨道分析揭示了相瓦作用的本质．对优化构型进行振动分析,并基于统计热力学求得200．0～800．0K温度范围从单体形成超分子的热力学性质变化．发现由NTO和NH3形成超分子Ⅱ和Ⅲ在常温下可自发进行;而NTO和H2O只在低温下才能自发形成Ⅳ,Ⅴ和Ⅵ超分子．     

气相中O3与HSO自由基间的氢键复合物

气相中O3与HSO自由基之间的相互作用及其反应在大气化学中非常重要.在DFT-B3LYP/6-311++G**和MP2/6-311++G**水平上求得O3+HSO复合物势能面上的稳定构型,B3LYP方法得到了三种构型(复合物Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ),而MP2方法只能得到一种构犁(复合物Ⅱ).在复合物Ⅰ和Ⅲ中,HSO单元中的1H原子作为质子供体.与O3分子中的端基O原子作为质子受体相互作用,形成红移氢键复合物;而在复合物Ⅱ中,虽与复合物Ⅰ和Ⅲ中具有相间的质子供体和质子受体,却形成了蓝移氢键复合物.B3LYP/6-311++G**水平上计算的单体间相互作用能的计算考虑了基组重甍误差(BSSE)和零点振动能(ZPVE)校正,其值在-3.37到-4.55 kJ·mol-1之间.采用自然键轨道理论(NBO)对单体间相互作用的本质进行了考查,并通过分子中原子理论(AIM)分析了三种复合物中氢键的电子密度拓扑性质.     

TeO2／TiO2纳米复合物的水热合成及性质研究

采用水热合成方法,在特定的反应条件下合成了具有锐钛矿相结构的TeO2／TiO2纳米复合物,探讨了产、物的形成机理和影响因素;用透射电镜、X射线粉木衍射、紫外-可见光潜、荧光光谱以及循环伏安等手段对产物的结构和性质进行了分析和表征。