N8H8链状异构体结构与稳定性的理论研究

采用密度泛函理论(DFT), 在B3LYP/6-311＋＋G(d,p)基组上计算得到了21种N₈H₈链状异构体, 并研究了这些异构体间可能的互变异构情况. 为了得到更为精确的能量信息, 计算了QCISD(T)/6-311G(d,p)基组水平上各物质的能量. 所得的21种异构体分为4类(4种类型链状化合物): A为直链, B有一个支链, C有2个支链, D有3个支链; D类只有一种, A类稳定构型2种, B类稳定构型12种, C类稳定构型6种; 相对稳定的分别为: B2-1构型, B2-3构型和C23-2构型. 我们研究发现N₈H₈链状异构体中含有明显N＝N双键特征有利于化合物稳定性的提高.     

Theoretical Studies on Reaction Mechanisms of HNCS with NH （ X^3∑）

The reaction mechanisms of HNCS with NH（X^3∑ ） were theoretically investigated. The minimum energy paths （MEP） of the reaction were calculated by using the density functional theory（DFT） at the B3LYP/6-311 ＋ ＋ G^＊＊ level. The equilibrium structural parameters, the harmonic vibrational frequencies, the total energies, and the zeropoint energies（ZPE） of all the species were calculated. The single-point energies along the MEP were further refined at the QCISD（T）/6-311 ＋ ＋ G^＊ ＊ level. It was found that the mechanisms of the HNCS ＋ NH（X^3∑） reaction involve two channels producing the HNC ＋ HNS and the N2H2 ＋ CS products. Channel 1 plays a dominant role and the HNC ＋ HNS are the main preduets. The reaction is exothermie.     

Theoretical Study on the Isomerization Mechanism of Enol Ester from 2-Acyl-1, 3-cyclohexanediones

The present paper employed density function theory to investigate two reaction pathways for isomerization of enol ester proposed by Yang(path a) and the present authors(path a), respectively. The base catalytic effects of solvent triethylamine on these two reactions were also evaluated. It is demonstrated that path B is more preferable than path a due to low barrier height for the rate-determining step.     

Ru_n(n=2~8)金属团簇的结构和能级分布的DFT研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(DFT/GGA)方法,对Run团簇(n = 2~8)的几何结构与稳定性、束缚能以及能级分布的关系进行了研究,并分析了随着团簇原子数的增加,团簇的几何结构和费米能级的变化,结果表明:Ru簇的几何结构在4个原子以前是平面结构,而从5个原子开始为空间立体的稳定结构,束缚能随金属原子数的增加而增加。能级结构呈明显的分立特征,费米能级随原子个数的增加而增加,但从Ru7开始又有所降低,且团簇的能量间隙逐渐减小,趋近于大块金属的能级特征。     

钐(II)类卡宾CH3SmCH2I与乙烯环丙烷化反应及溶剂化效应的理论研究

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. 对钐类卡宾试剂CH₃SmCH₂I和CH₂CH₂反应的反应物、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, 并计算了THF溶液的溶剂化效应, 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: CH₃SmCH₂I与CH₂CH₂环丙烷化反应按亚甲基转移机理(通道A)和卡宾金属化机理(通道B)都可以进行, 与锂类卡宾的反应机理相同, 通道A比通道B反应的势垒降低了14.65 kJ/mol. 溶剂化效应使通道B比通道A的反应势垒大幅度提高, 更有利于反应沿通道A进行, 而不利于通道B.     

多通道反应O(3P)＋CH2F的理论研究

用密度泛函理论研究了氧原子与氟代甲基自由基的反应.反应中出现的所有物种的平衡构型用B3LYP方法在6-311＋＋G（2d, 2p）基组水平上进行了优化，同时对各物种进行了频率分析；在同一理论水平上计算了各反应通道的势能面变化，分析了反应物、中间体、过渡态、产物的振动模式随反应途径的变化关系，阐明了该多通道反应的反应机理.     

双核金属茂合物Zn2(η5-E5)2(E=N, P, As, Sb)电子结构和三阶非线性光学性质的理论研究

运用密度泛函PBE0方法研究了双核金属茂合物Zn2(η5-E5)2(E=N, P, As, Sb)的电子结构, 运用自然键轨道(NBO)方法对该体系的电荷分布及成键特征进行了分析. 此类体系中存在Zn—Zn的σ单键, 为近似纯s成分的成键方式. 用含时密度泛函理论(TDDFT ) 完全态求和(SOS) 方法计算了该体系的三阶非线性光学系数, 结果表明, γ值与最大吸收波长λmax成正比, 在各个分量中, 对〈γ〉起主要贡献的是γzzzz, 最大吸收波长对应的电子跃迁是从Zn—Zn的σ成键轨道到Zn—Zn的σ*反键轨道.     

N6H6结构和性质的理论研究

采用密度泛函理论的b3lyp方法在6-311＋＋G**基组上对15种分子式为N₆H₆的氮氢化合物进行了理论计算, 并且应用了自然键轨道理论(Nature Bond Orbital, NBO)和分子中的原子理论(Atoms In Molecules, AIM)分析了这些化合物的成键特征和相对稳定性. NBO分析表明N原子孤对电子到相邻的氮氮键的超共轭作用是影响氮氮键长变化的主要因素, AIM计算的氮氮键的键临界点电荷密度与键长呈反比关系. 而且, NBO的立体和超共轭分析表明立体交换排斥能和超共轭作用对这些分子的相对稳定性起了重要作用. G3MP2计算结果表明氮氢化合物的生成热均为正, 并且环状分子的能量和生成热都高于链状分子.     

CH4, CO2和H2O在非金属原子修饰石墨烯表面的吸附

煤层气(矿井瓦斯)是一种有望替代传统化石燃料，如煤、石油和天然气的非常规气体. 作为可得的清洁能源，它的利用被认为是节能和经济的选择. 在本工作中，非金属原子X(X=H，O，N，S，P，Si，F，Cl)修饰的石墨烯(Gr)被用来代表具有结构异性的煤表面模型. 通过密度泛函理论系统地研究了煤层气组分Y(Y=CH₄，CO₂，H₂O)在非金属原子修饰石墨烯上的吸附作用. 结果表明Y在非金属原子修饰石墨烯上的吸附均为物理吸附. 态密度和差分电荷密度共同表明了这种弱的相互作用.其中，H和Cl对CH₄的作用较大； N、O、F、Cl对CO₂的作用较强； N，Cl对H₂O的影响不容忽视. 总的来说，吸附能大小依次为：H₂O>CO₂>CH₄. 因此，在CH₄富集的煤层里注入H₂O或CO₂可以与CH₄形成竞争吸附，进而提高煤层气采收率. 本工作提供了在分子水平下煤层气与非金属原子修饰石墨烯之间的相互作用的详情，并为煤层瓦斯的开采与分离提供了有用的信息.     

Theoretical Study on the Antioxidant Activity of Curcumin

The computational results for curcumin at the B3LYP/6-31G(d,p) level show that the enol form of curcumin is more stable than the diketo form because of an intramolecular hydrogen bond, which extends the conjugation effect in the enol chain, formed in the enol structure. Cis-diketone form can not be obtained, presumably due to the strong repulsion between the carbonyl dipoles aligned in parallel. According to the phenolic O-H bond dissociation enthalpy, curcumin in its most stable form can be suggested to be a relatively good antioxidant. In order to avoid overcoming H-bond interaction and to improve the antioxidant activity of curcumin, a catechol moiety was incorporated into curcumin for designing a novel antioxidant. It is found that the designed molecule is much more efficient to scavenge radical than curcumin, comparable to vitamin E. Moreover, the ionization potential of the designed molecule is similar to that of curcumin, indicating that the designed molecule can not display the prooxidant effect.