钐(Ⅱ)类卡宾CH3SmCH2X(X=Cl、Br和I)促进乙烯环丙烷化反应途径的理论研究

用密度泛函B3LYP方法研究了过渡金属钐类卡宾与乙烯的环丙烷化反应的机理.对三种不同的钐的SS试剂CH3SmCH2X(其中X=Cl、Br和I)分别和CH2CH2反应的各反应物、中间体、过渡态和产物构型的全部结构几何参数进行了优化,用内禀反应坐标(IRC)计算和频率分析方法,对过渡态进行了验证.结果表明:CH3SmCH2X(其中X=Cl、Br和I)与CH2CH2环丙烷化反应按亚甲基转移通道(通道A)和卡宾金属化通道(通道B)都可以进行,与锂类卡宾的反应机理相同,只是按亚甲基转移通道(通道A)进行反应较容易一些,而且此反应在较低的温度下就可以发生.     

N(4S)+CH3X(X=Cl、Br)反应机理的理论研究

利用abinitio方法对N(4S)+CH3X(X=Cl、Br)反应进行了理论研究,在MP2/6311+G(d,p)水平上优化得到了反应途径上的反应物、过渡态和产物的几何构型和谐振频率,在MP2/6311++G(3df,2p)和QCISD(T)/6311+G(d,p)水平上进行单点能计算,并用G2MP2方法计算了所有物种的能量.计算结果表明,反应存在三条反应通道:H抽提反应通道a、Cl或Br抽提反应通道b和替代反应通道c.对于N(4S)+CH3Cl反应,a反应通道是主反应通道,b和c反应通道在反应中有少量贡献.对于N(4S)+CH3Br反应,a反应通道是主反应通道,b和c反应通道在反应中有一定的贡献.     

CX2(X=F, Cl, Br)与CH3CHO中C－C键插入和环加成的理论模拟

采用密度泛函[DFT]和自然键轨道理论[NBO]及高级电子耦合簇[CCSD(T)]和电子密度拓扑分析[AIM]方法, 研究了单重态二卤卡宾CX2(X=F, Cl, Br)与乙醛CH3CHO 中C—C键的插入反应及其环加成的反应机理. 在B3LYP/6-31G(d)水平上优化了各驻点构型, 用频率分析和内禀反应坐标法(IRC)对过渡态进行了验证, 计算了各物种的CCSD(T)/6-31G(d, p)单点能量. 用经Wigner校正的Eyring过渡态理论分别计算了1大气压下主反应通道的热力学与动力学性质, 并对反应通道中构型进行了自然键轨道及电子密度拓扑分析. 结果表明, CF2与CH3CHO反应的主产物是P2F[CH3CF2CHO: 插入CH3CHO中C-C键, 反应I(2)], 而CCl2及CBr2与CH3CHO反应的主产物是P1Cl[Cl2COCHCH3: 成环反应II(1)]及P1Br[Br2COCHCH3: 成环反应III(1)], 1大气压下, 反应I(2)和II(1)及III(1)进行的适宜温度范围分别为400~1300K和400~1000K.     

CX2+CH2O (X=F, Cl, Br)环加成反应的密度泛函理论计算

用密度泛函理论,在B3LYP/6-311 G(d)水平上研究了CX2 CH2O(X=F,Cl,Br)环加成反应一条三过渡态三中间体路径的反应机理,全参数优化了反应势能面各驻点的几何构型,用内禀反应坐标(IRC)和频率分析方法,对过渡态进行了验证.用高级电子相关校正的耦合簇[CCSD(T)/6-311 G(d)]方法对优化构型进行了单点能计算.采用经Wigner校正的Eyring过渡态理论和热力学方法,研究了该反应通道的热力学及动力学性质.从热力学和动力角度综合分析,该途径CF2与GH2O的环加成反应难以发生,而CCl2及CBr2与CH2O反应的适宜温度范围均为400～1000K,如此,反应既具有较大的自发趋势和平衡常数,又具有较快的反应速率.     

RRKM理论研究N(4S)+CH2X(X=F,Cl)的反应通道

采用RRKM理论和疏松过渡态模型计算了N(4S) +CH2 X(X =F ,Cl)反应的微正则速率常数和通道分支比 .计算结果表明 ,在较低的内能下 (E =2 80 .2 9kJ/mol) ,N(4S) +CH2 F的主要产物为NCHF +H ,占总产物的5 9.2 % ,次要产物为H2 CN +F ,占 37.4 % .而N(4S) +CH2 Cl反应在E =2 6 7.78kJ/mol时 ,主要产物是H2 CN +Cl,占 90 .3% ,NCHCl+H只占 9.0 % .在内能较高的时候 (取E =5 0 0 .0 0kJ/mol) ,N(4S) +CH2 F的主要通道并未变化 ,而N(4S) +CH2 Cl的主要通道变为NCHCl+H ,比例为 5 1.5 % ,H2 CN +Cl的比例降到 4 0 .4 % .     

二氯卡宾与异氰酸反应机理的量子化学研究

采用密度泛函理论B3LYP方法研究了CCl2自由基与HNCO的反应机理,并在B3LYP/6-311++G**水平上对反应物,中间体,过渡态进行了全几何参数优化,通过频率分析和IRC确定中间体和过渡态。为了得到更精确的能量值,用QCISD(T)/6-311++G**方法计算了各个驻点的单点能,计算结果表明单重态的二氯卡宾与异氰酸的反应有抽提氧、插入N-H键、抽提亚氨基的路径。而插入通道HNCO + CCl2→IM3 →TS2→P2(C2Cl2ONH) 反应能垒最低, 为主反应通道。     

亚锗基卡宾及取代亚锗基卡宾与环氧乙烷抽提反应机理的密度泛函理论研究

采用B3LYP/6-311G(d,p)方法研究了单重态亚锗基卡宾及取代亚锗基卡宾X₂Ge=C:(X=H, F, Cl, CH₃)与环氧乙烷的氧转移反应机理. 结果表明, 由于环氧乙烷中氧上的2p孤对电子向X₂Ge=C:中C上的2p空轨道迁移,形成了p→p授受键,从而生成了各中间体. 随着p→p授受键的不断加强(即C-O键的逐渐缩短),中间体经过渡态生成了抽提产物. 取代基的电负性是影响该类反应的主要因素,取代基的电负性越大,反应的活化能越小     

Electronegativity explanation on the efficiency-enhancing mechanism of the hybrid inorganic–organic perovskite ABX_3 from first-principles study

Organic–inorganic hybrid perovskites play an important role in improving the efficiency of solid-state dye-sensitized solar cells. In this paper, we systematically explore the efficiency-enhancing mechanism of ABX_3(A = CH_3NH_3; B = Sn,Pb; X = Cl, Br, I) and provide the best absorber among ABX_3 when the organic framework A is CH_3NH_3 by first-principles calculations. The results reveal that the valence band maximum(VBM) of the ABX_3 is mainly composed of anion X p states and that conduction band minimum(CBM) of the ABX_3 is primarily composed of cation B p states. The bandgap of the ABX_3 decreases and the absorptive capacities of different wavelengths of light expand when reducing the size of the organic framework A, changing the B atom from Pb to Sn, and changing the X atom from Cl to Br to I. Finally, based on our calculations, it is discovered that CH_3NH_3 Sn I_3has the best optical properties and its light-adsorption range is the widest among all the ABX_3 compounds when A is CH_3NH_3. All these results indicate that the electronegativity difference between X and B plays a fundamental role in changing the energy gap and optical properties among ABX_3 compounds when A remains the same and that CH_3NH_3 Sn I_3 is a promising perovskite absorber in the high efficiency solar batteries among all the CH_3NH_3BX_3 compounds.     

H2Ge=Si:与甲醛生成含锗螺硅杂环化合物反应机理的从头算研究

用MP2/AUG-CC-PVDZ 方法研究了单重态H₂Ge=Si:与甲醛环加成反应的反应机理,该反应有一条主反应通道. 该反应所呈现的反应规律为：两反应物通过[2+2]环加成反应首先生成了一锗杂四元环硅烯,由于该锗杂四元环硅烯中Si:原子的3p空轨道与甲醛的π轨道形成了π→p授受键,使锗杂四元环硅进一步与甲醛结合生成了一中间体. 由于该中间体中的Si:原子在过渡态之后发生了sp³杂化,该中间体经过渡态异构化为含锗的螺硅杂环化合物. 该研究结果从理论上揭示了单重态H₂Ge=Si:及其衍生物(X₂Ge=Ge:, X=H, Me, F, Cl, Br, Ph, Ar, …)与非对称性π 键化合物环加成反应的反应机制.     

二甲基亚锗基锗烯与乙醛生成螺锗杂环化合物反应机理的密度泛函理论研究

用B3LYP/6-31G*方法研究了单重态二甲基亚锗基锗烯(Me₂Ge=Ge:)与乙醛环加成反应的反应机理,根据该反应的势能面可以预言,该反应有一条主反应通道. 该反应所呈现的反应规律为：两反应物通过[2+2]环加成反应首先生成了一锗杂四元环锗烯,由于该锗杂四元环锗烯中Ge:原子的4p空轨道与乙醛的?轨道形成了π→p授受键,从而使锗杂四元环锗烯进一步与乙醛结合生成了一中间体. 由于该中间体中的Ge:原子在过渡态之后发生了sp³杂化,从而使该中间体经过渡态异构化为了一螺锗杂环化合物. 该研究结果从理论上揭示了单重态二甲基亚锗基锗烯(Me₂Ge=Ge:)与乙醛环加成反应的反应机制,奠定了亚锗基锗烯(H₂Ge=Ge:)及其衍生物(X₂Ge=Ge:, X=H, Me, F, Cl, Br, Ph, Ar?)与非对称性π键化合物环加成反应的理论基础.     

Density Functional Theory Study of Mechanism of Cycloaddition Reaction Between Dimethyl-Silylene Carbene and Acetone

用密度泛函理论研究了单重态二甲基亚硅基卡宾与丙酮环加成反应的反应机理,势能面结果表明该反应有两条相互竞争的主反应通道. 反应规律为：二甲基亚硅基卡宾中的π轨道与π键化合物中π轨道的[2+2]环加成作用造成了扭曲四员环中间体和平面四员环产物的形成;平面四员环产物中卡宾C原子的不饱和性,导致了甲基迁移产物和硅杂双环化合物的生成.     

UX(X=H,F,Cl,Br)的分子结构与稳定性

用密度泛函B3LYP方法对UX(X=H,F,Cl,Br)分子体系进行了理论研究,结果表明, 这些分子的基态电子状态分别是X4Ⅱ、X6∑、X2∑、X6∑,且都能稳定存在,其中UBr最 稳定,UH稳定性最差;势能函数为Murrell-Sorbie势函数,并得到了相应的几何性质、力 学性质和光谱数据。     

Stability,electronic structure,and optical properties of lead-free perovskite monolayer Cs3B2X9(B=Sb,Bi;X=Cl,Br,I)and bilayer vertical heterostructure Cs3B2X9/Cs3B’2X9(B,B’=Sb,Bi;X=Cl,Br,I)

The lead-free perovskites Cs₃B₂X₉(B=Sb,Bi;X=Cl,Br,I)as the popular photoelectric materials have excellent optical properties with lower toxicity.In this study,we systematically investigate the stable monolayer Cs₃B₂X₉and bilayer vertical heterostructure Cs₃B₂X₉/Cs3B02X9(B,B0=Sb,Bi;X=Cl,Br,I)via first-principles simulations.By exploring the electrical structures and band edge positions,we find the band gap reduction and the band type transition in the heterostructure Cs₃B₂X₉/Cs3B02X9 due to the charge transfer between layers.Furthermore,the results of optical properties reveal light absorption from the visible light to UV region,especially monolayer Cs3Sb2I9 and heterostructure Cs3Sb2I9/Cs3Bi2I9,which have absorption peaks in the visible light region,leading to the possibility of photocatalytic water splitting.These results provide insights for more two-dimensional semiconductors applied in the optoelectronic and photocatalytic fields.     

Ni (M)4X2型络合物的ZFS和EPR参量的数值计算

根据全组态混合统一晶场理论模型,设计了计算Ni(M)₄X₂(X=Cl、Br、I)型化合物能量矩阵的特征值、特征矢以及拟合其光谱、ZFS(Zero field splitting)和EPR(Electron paramagnetic resonance)参量的计算机程序,利用该程序拟合出了Ni(M)₄X₂(M=pz、mpz,X=Cl、Br、I)型化合物的光谱、ZFS和EPR参量,并总结出了利用该程序对其拟合的一般规律,其计算结果与实验值一致.     

铁(Ⅱ)异腈配合物与三甲基胺氮氧化物氧原子转移反应动力学及其机理研究

在CH2 Cl2 介质中研究了铁 (Ⅱ )异腈配合物 [FeL5(CN) ]Br(1 ,L = CNCH2 Ph)和trans [FeL4(CN) 2 ] (2 ,L = CNCH2 Ph)等与氧原子转移试剂 (CH3) 3NO的反应动力学行为 ,研究结果表明 :配合物 1与 (CH3) 3NO反应遵从二级速率定律 ,反应速率 =k2 [铁异腈配合物 ]× [(CH3) 3NO]。反应的活化熵ΔS≠ 和活化焓ΔH≠ 分别为- 2 5 34± 1 67cal·(mol·K) - 1 和 1 2 71± 0 49kcal·mol- 1 ,而配合物 2不与氧原子转移试剂反应。认为反应以缔合机理进行。     

二氯亚锗基卡宾与甲醛生成锗杂双环化合物反应的从头算研究

用CCSD(T)//MP2/6-31G^*方法研究了单重态二氯亚锗基卡宾(Cl₂Ge=C:)与甲醛生成锗杂双环化合物的环加成反应机理,根据该反应的势能面可以预言,该反应有两条相互竞争的主反应通道．该反应所呈现的反应规律为：二氯亚锗基卡宾中C原子的2p空轨道因从氧端插入甲醛的π轨道而造成了中间体的形成;在中间体和两反应物之间,因二氯亚锗基卡宾和甲醛中的两成键π轨道发生了[2+2]环加成作用,从而分别生成了Ge-O对位的和Ge-O顺位的两四元环化合物;由于四元环化合物中卡宾C原子的不饱和性,进一步与甲醛作用,从而生成了两锗杂双环化合物．     

气相CBr2 自由基的产生及激光诱导荧光色散谱研究

利用双层流动反应管作为束源 ,研究了F与CH2 Br2 反应生成的CBr2 和Br2 的气相激光诱导荧光色散谱 ,将得到的谱线分别指定为CBr2 的 A(0 ,13,0 )→ X(0 ,v2 ″,0 ) (v2 ″ =1～ 6 )跃迁和Br2 的 B3 Π+ u → X1Σ+ g 跃迁 ,从光谱中首次得到气相CBr2 自由基基态弯曲振动频率ν2 ″ =2 15cm-1,实验确认了CBr2 自由基和Br2 是F +CH2 Br2 过程多步反应的产物     

2-甲基-1,3-顺丁二烯在Rh(Ⅰ)催化下与苯甲醛反应机理的研究

采用密度泛函方法(DFT)研究了2-甲基-1,3-顺丁二烯在Rh(Ⅰ)催化下与苯甲醛反应生成高烯丙基醇的反应机理.在B3LYP/6-31+G*水平上优化了反应过程中所有反应物、过渡态、中间体以及产物的几何构型,通过能量和振动分析确认了过渡态的真实性.并且在相同基组水平上应用自然键轨道(NBO)、前线轨道理论和分子中的原子(AIM)理论分析了这些化合物的成键特征和轨道间的相互作用.报道了可能的反应通道IA:Re→ IMA1→TSA1→IMA2→ IMA3→ TSA2→IMA4→IMA5→ TSA3→IMA6→PA;IB:Re→IMB1→TSB1→IMB2→IMB3→TSB2→ IMB4→ IMB5→TSB3→ IMB6→ PB,根据相对能量分析确定反应通道IB具有相对较低的活化能,是反应的主通道,与实验结果一致.     

2-甲基-1,3-顺丁二烯在Rh(Ⅰ)催化下与苯甲醛反应机理的研究北大核心CSCD

采用密度泛函方法(DFT)研究了2-甲基-1,3-顺丁二烯在Rh(Ⅰ)催化下与苯甲醛反应生成高烯丙基醇的反应机理.在B3LYP/6-31+G*水平上优化了反应过程中所有反应物、过渡态、中间体以及产物的几何构型,通过能量和振动分析确认了过渡态的真实性.并且在相同基组水平上应用自然键轨道(NBO)、前线轨道理论和分子中的原子(AIM)理论分析了这些化合物的成键特征和轨道间的相互作用.报道了可能的反应通道IA:Re→IMA1→TSA1→IMA2→IMA3→TSA2→IMA4→IMA5→TSA3→IMA6→PA;IB:Re→IMB1→TSB1→IMB2→IMB3→TSB2→IMB4→IMB5→TSB3→IMB6→PB,根据相对能量分析确定反应通道IB具有相对较低的活化能,是反应的主通道,与实验结果一致.     

CH3CH2+O(3P)反应机理的理论研究

利用abinitio方法对CH3CH2+O(3P)反应进行了理论研究,在MP2/6311+G(d,p)水平上优化得到了反应途径上的反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型和谐振频率,并在QCISD(T)/6311+G(d,p)水平上进行单点能计算.计算结果表明:CH2O+CH3、CH3CHO+H和CH2CH2+OH是主要反应产物,其中CH2O+CH3主要来自反应通道A1:(R)→IM1→TS3→(A),CH3CHO+H主要来自反应通道B1:(R)→IM1→TS4→(B),CH2CH2+OH主要来自直接抽提反应通道C1和C2:(R)→TS1(TS2)→(C).计算结果同时表明该反应生成CO的通道能垒是非常高的,CO应该不是主要产物.