膦配体对金团簇[Au@Au8(PR3)8]3+(R=Me,OMe,H,F,Cl,CN)稳定化作用的理论研究

采用ab initio HF, MP2方法和密度泛函理论方法, 对具有D2h和D4d构型的膦配体稳定的过渡金属团簇[Au@Au8(PR3)8]3+(R=Me, OMe, H, F, Cl, CN)进行了几何结构、 电子结构及团簇稳定性等方面的研究. 计算表明, 与D2h构型相比, D4d构型更稳定, 两者能量相差约5~10 kJ/mol. SVWN局域泛函能够对团簇的几何结构给予较准确的描述, MP2方法对团簇的结构参数有所低估, 而离域和杂化泛函则过高地估计了团簇的结构参数. 电子结构分析表明, 中心Au原子与外围的Au原子之间通过 d 电子的成键作用构成团簇内核[Au@Au8]3+, [Au@Au8]3+与PR3配体则通过"σ给予/π反馈"模式成键. PR3配体与[Au@Au8]3+的结合能够加强内核-外围Au原子间的成键作用, 缩小外围Au原子在成键上的差异, 增大前线轨道能级间隙, 从而提高团簇的稳定性. PR3配体中R基团供、 吸电子能力的变化对[Au@Au8(PR3)8]3+结构影响较小, 但对[Au@Au8]3+-PR3结合能影响较大. 能量分析显示, 不同PR3配体与[Au@Au8]3+之间具有相近的轨道作用能, 与R基团供、 吸电子能力相关的非轨道作用能成为影响两者连接牢固程度的决定因素.     

三配位[CuCl_3]~-的电子结构、化学键和配位化学性质

用INDO法从正则分子轨道和定域分子轨道讨论了[CuCl_3]~-的电子结构和化学键,铜的4p轨道对成键贡献最大,3d轨道不参与成键。根据[CuCl_3]~-的HOMO和LUMO的原子轨道成份,讨论了它的配位化学性质。     

配体稳定的二元过渡金属团簇[PdAu8(PR3)8]2+(R=Me,OMe,H,F,Cl,CN)的量子化学理论研究

采用从头计算MP2方法和密度泛函理论方法,对过渡金属团簇[PdAu8(PR3)8]2+(R=Me,OMe,H,F,Cl,CN)的几何结构、电子结构以及团簇各组成部分之间的结合能进行了研究.MP2方法和SVWN局域泛函能够对团簇的结构给予准确的描述,而离域泛函BP86,PBE,BLYP和杂化泛函B3LYP则过高地估计了团簇的几何结构参数.电子结构研究表明Pd,Au原子通过d电子的成键作用构成团簇内核[PdAu8]2+,[PdAu8]2+与PR3配体则通过"σ给予/π反馈"模式成键.PR3配体与[PdAu8]2+的结合能够加强Pd-Au之间的成键作用,增大前线轨道能级间隙,从而提高团簇的稳定性.PR3配体中 R 基团供、吸电能力的变化对[PdAu8(PR3)8]2+结构的影响较小,但对[PdAu8]2+ -pR3结合能的影响较大.能量分析显示不同PR3与[PdAu8]2+之间具有相近的轨道作用能,与R基团供、吸电能力相关的非轨道作用能成为影响两者连接牢同程度的决定因素.     

六异硫氰酸根合铒（Ⅲ）配合物电子结构的离散变分—Xα计算

本文用离散变分X_α(DV-X_α)方法计算了六异硫氰酸根合铒(Ⅲ)配合物[Er(NCS)_6]~(3-)的电子结构,给出了X_α分子轨道能级,Mulliken集居数、总电子态密度及部分态密度等。结果表明,[Er(NCS)_6]~(3-)配合物中起主要成键作用的是Er的5d轨道和配体原子N的S、P轨道,Er-N键具有共价性,其中贡献较大的是Er的5d轨道,4f轨道几乎不参与成键。     

PdCO(OH)-体系中OH-助催化性能的成键能研究

本文使用相对论赝势从头计算方法和成键能判据[1 ] 研究了模型化合物 Pd CO(OH) -的电子结构 ,讨论了 OH-的助催化作用。得出 OH-对 Pd CO的助催化作用既可以通过其与金属 Pd形成化学键 (通过金属 )来实现 ,也可以通过空间电荷静电作用 (通过空间 )来实现。由分子轨道成键能分析指出 CO分子的强成键占据分子轨道 3σ和 1π的削弱是活化 CO的关键。     

簇合物中锥形四重桥硫3d轨道成键的EHMO研究

运用EHMO方法对四个[M_4S_2]（M＝Co，Nb）型簇合物的电子结构进行了计算，通过对硫原子3d轨道引入前后体系总能量、轨道能级、电荷分布和Mulliken键级等性质的比较，发现簇合物中锥形四重桥硫原子的3d轨道参与了成键，对稳定[M_4S_2]结构单元有重要的作用．     

非过渡元素原子d轨道的σ成键作用

非过渡元素原子d轨道是否参加σ成键,在理论上存在两种截然不同的看法.本文介绍了这两种观点及其对共价化合物σ成键作用的处理,即共振模型、三中心键模型、原子参加化合时影响d轨道状态的四个因素,并对d轨道是否参加σ成键进行了讨论.     

杯[4]吡咯-阴离子体系相互作用的理论研究——杯[4]吡咯-卤素阴离子体系的密度泛函研究

用密度泛函B3LYP/LANL2DZ方法对自由杯[4]吡咯的最低能量构象和卤素阴离子-杯[4]吡咯复合物进行了计算研究.结果表明,杯[4]吡咯与卤素离子能通过彼此间的相互作用形成复合物,并且这种相互作用在本质上应为分子间的氢键相互作用;杯[4]吡咯与卤素阴离子形成的复合物在构型变化、电荷转移、前线轨道及其作用方式、成键布居以及能量和热力学参数等方面均按元素周期律有规律地变化,杯[4]吡咯与卤素阴离子间的相互作用沿元素周期依次减少.     

Roussin红盐和Roussin黑盐的电子结构

Roussin黑盐簇阴离子及其"元件化合物"Roussin红盐簇阴离子,是固氮酶活性中心福州模型I(网兜状原子簇模型)的模型物.本文用闭壳层CNDO/2(S,D方案)法计算了它们的电子结构.根据计算所得的Mulliken重叠集居,电荷密度,分子轨道能量和轨道特征等数据,对成键性质进行了分析,得出如下主要结论:两种簇阴离子骨架电子的非定域性都比较强,桥硫原子Sb在由红盐形成黑盐的电子转移过程中起施主作用,两种簇阴离子中都存在M-M键,强度与M-Sb键相近,其主要贡献都来源于金属的s,pz,dz2轨道与硫原子的s,pz轨道之间的σ作用,金属d轨道的π作用对整个骨架的成键贡献很小.     

Mo-S簇合物与“松散”配位键的研究

通过对Mo3S_4[S_2P(OEt)_2]_4·H_2O的电子结构计算和分子轨道分析,讨论了Mo—S簇合物中“松散”的端基配位键的轨道组成,它们与簇胳成键性质的联系和形成机理。     

价键结构函数与键函数 2.水分子的计算和分析

应用键表酉群方法对水分子进行了计算分析, 并用键函数定量讨论了成键电子对之间.成键电子对与孤电子对之间及孤电子对间的相互作用,计算表明H~2O中氧原子与两个HIs成键的两个杂化轨道密度重心偏离O-H联线,氧原子实际上以两个P轨道与HIs成键.     

价键结构函数与键函数 2.水分子的计算和分析

应用键表酉群方法对水分子进行了计算分析, 并用键函数定量讨论了成键电子对之间.成键电子对与孤电子对之间及孤电子对间的相互作用,计算表明H~2O中氧原子与两个HIs成键的两个杂化轨道密度重心偏离O-H联线,氧原子实际上以两个P轨道与HIs成键.     

关于构造合理非正交定域轨道问题的研究

与正交定域轨道相比, 非正交定域轨道更符合经典化学图像、更加紧缩从而更具有可移植性和更符合电子相关能计算和线性标度计算的要求. 非正交定域轨道应该尽可能紧缩而形状及空间分布又与传统化学图像一致. 研究结果表明, 非正交定域轨道组的延伸度是它的正交程度的单调下降函数, 随其正交程度的降低可以缩减到任意程度, 但在超过一定限度以后, 轨道的形状和空间分布不再符合传统化学图像, 最后趋向线性相关. 在没有正交条件约束下, 必须加上另外的限制条件, 优化轨道延伸度泛函才能获得合理的非正交定域轨道. 提出了一种在最小化轨道延伸度泛函的同时最大化轨道重心间距离的方法, 可以得到基本上符合要求的非正交定域轨道.     

一种计算量小的构造合理最紧缩定域轨道的方法

提出一种计算量小的构造合理最紧缩定域化轨道的方法.非正交定域轨道(NOLMO)没有“正交化尾巴”,比正交定域轨道(OLMO)更局域化、更紧缩、更具可移植性,从而更适合用于化学问题的理论研究.但若在用变分法确定最大限度局域化NOLMO时单纯取消正交条件而不附加其它的限制,会得到趋于线性相关的不合理结果.提出用强制NOLMO与投影自然键轨道(PNBO)的重心重合代替正交化条件确定合理的最大限度局域化NOLMO(合理最紧缩定域轨道)的方法.对一系列不同类型分子的计算结果表明,用该方法可以得到空间分布合理及线性独立的NOLMO,延伸度与文献已有的最佳结果接近,而计算量大幅度降低.由于构造投影自然键轨道的计算量随分子中原子数目的增加只是线性增长,因此,该方法可以用来构造较大体系的合理最紧缩定域轨道     

超价分子SO2和SO3成键性的研究

SO2,SO3和H2SO4这样的分子,由于其中S原子的"超价”(supervalent)而被称为"超价分子”.对于它们的成键特性,除早期价键理论的共振论观点外,一般都采用简单分子轨道理论观点加以解释,认为在SO2和SO3分子中,诸原子在同一平面上,S原子sp2杂化,与O原子形成σ键,S的另一个p轨道与分子平面垂直,其余O原子也各有一个与分子平面垂直的p轨道,这些p轨道线性组合形成离域π轨道.SO2中的离域π键是Π43,SO3中则是Π64.之后对S原子d轨道是否参与成键的研究表明,S的dπ轨道可以与O的pπ轨道形成π键,认为S原子d轨道参与了π键的形成[1,2].本文通过分子轨道理论的自洽场法从头算和价键理论的广义价键法(Generalized Valence Bond,GVB)计算,根据计算结果对SO2和SO3的成键性做进一步的讨论.......     

β-卤素取代对杯[4]吡咯构象及主-客体相互作用的影响II. 密度泛函理论研究

应用密度泛函理论对杯[4]吡咯及卤素取代杯[4]吡咯模型分子的自由主体以及其卤素离子复合物体系进行计算研究. 结果表明, 杯[4]吡咯β位被卤素拉电子基团取代后, 主体分子的构象特征受吡咯单元的偶极影响; β-卤素取代导致了杯[4]吡咯对卤素离子的结合作用增强, 且当β位为氯取代时, 杯[4]吡咯对卤素离子的结合能力最强. 并从振动光谱、NBO电荷布居、相互作用的前线轨道、“活性”构象的偶极矩和Mulliken成键布居等方面阐述β-卤素取代对杯[4]吡咯与卤素离子之间的主-客体相互作用的影响.     

镧系水合离子的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)方法研究了镧系水合离子[Ln(H2O9)]^3+(Ln=Ce,Pr,Nd,Pm,Ho,Er,Tm,Yb)的几何构型、电荷分布和Ln^3+与水的结合能,计算结果与实验基本符合,表明DFT方法也适用于计算镧系离子与中性配体形成的化合物,对计算结果的分析表明,Ln^3+与H2O之间主要通过Ln5d轨道与氧孤对电子相互作用成键而结合,其余轨道起的作用比较小,用镧系化合物成键模型解释了镧系离子与水的结合能从La到Lu逐渐增加的事实。     

非血红素配合物[FeⅣ(O)(TMC)(NCMe)]2+与[FeⅣ(O)(TMCS)]+的几何结构、电子结构、成键性和反应活性比较

采用密度泛函理论计算了[FeⅣ(O)(TMC)(NCMe)]2+ 和[FeⅣ(O)(TMCS)]+的电子结构、反应活性和Fe—O的成键性. 几何构型的优化采用非限制性的B3LYP混合密度泛函方法, 重原子Fe的优化采用是LanL2dZ基组, C, H, O, N和S的优化采用TZV基组, 理论计算结果与实验结果相符. 通过对轨道系数和键级的分析发现, TMC配位基对Fe—O的π键几乎没有影响. 由于竖直方向的硫甲基配位基的轨道与Fe的3d轨道具有较强的重迭, 而乙腈配位基作为轴向配体时, 这种重迭则小得多, 导致了两种配合物在电子结构和反应活性上存在一定的差别.     

双核V配合物中金属-金属键的INDO定域化方法研究

本文利用INDO和E_R定域化方法,对Ⅴ~2(μ-η^2-S~2)~2(SCCH~2)~4和[V~2O~2Cl~6]^2-双核配合物进行了量子化学计算研究,讨论了它们的电子结构和化学键性质,并讨论了利用mulliken键序判别金属原子间成键的可靠.进而基于过渡金属原子主要是以d亚层轨道参与成键,建议用金属原子d亚层的键序讨论键强度的新方法.