新型含能化合物N-次甲基-二-3,3-二硝基氮(杂)环丁烷的理论研究

在B3LYP/6-31G^*水平下计算研究了分子几何构型、电子结构，并预测了该化合物的振动光谱、核磁共振谱和爆炸冲量。研究表明：分子中连接偕二硝基的C-N键重叠集居数较小、键长较长，可能是优先发生的主要热解引发键．与HMX相比该化合物的爆炸冲量略高，可能是一种新型的含能材料。     

苯及其含氮等电子体化合物的结构和性质的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法在aug-cc-pvDZ基组上研究了13种苯及其含氮等电子体化合物的分子结构、 能量和异构体相对稳定性, 重点考察了含氮量对化合物含能性质的影响. 结果表明: 随着氮原子数增加分子的总能量降低, 且存在很好的线性相关性. 采用G3方法对分子的生成热进行了计算, 结果显示随着分子中氮原子个数增加, 各含氮等电子体化合物的生成热将增大, 其中六嗪、五嗪的生成热较大, 它们成为含能材料的潜力较大. 对各异构体分析显示, 氮原子位置与总能量和生成热的关系均为: (邻)间位＜(邻)对位＜邻位. 此外, 通过NBO方法分析了分子的超共轭作用和立体排斥能对异构体稳定性的影响, 结果表明超共轭作用是影响各异构体构型相对稳定性的主要因素.     

硝酸钆与多孔硅爆炸反应的机理分析

采用基于第一原理计算的DMol3程序,对硝酸钆的结构和性质进行了理论研究,同时探讨了硝酸钆与多孔硅爆炸可能的机理.计算结果表明,基于硝酸钆的几何结构及Mulliken布居分析,推知硝酸钆易于热解产生NO2气体及含能较高的不稳定中间体;且由前线轨道分析得知硝酸钆分子LUMO主要由钆原子5d轨道组成,因此钆原子易接受配体,这2个因素可能是促成硝酸钆与多孔硅爆炸的主要原因.为进一步研究硝酸盐与多孔硅的爆炸提供了理论参考.     

20,20-二氯-1,10-二甲氧基三环[5,4,0,012,19]十一碳 -1,5,6-三烯结构和性质的理论研究

在RHF/6-31G、B3LYP/6-31G和MP2/6-31G水平下优化了标题化合物的平均几何构型,用B3LYP/6-31G方法计算了该化合物的红外光谱.并用GIAO分别在B3LYP/6-31G、B3LYP/6-311G和B3LYP/6-311++G水平对该化合物的核磁共振谱进行了研究.计算结果与实验结果吻合很好.同时对在合成过程中发现的两个中间产物进行了理论计算,研究证实了合成标题化合物时中间产物的存在.     

高中化学教材、教学中有关结构化学的几个问题

在新一轮教学改革中,出现了一些新气象,但也面临着一些新问题。以高中化学新教材为例,在教材中、在教学中都会遇到许多新知识,新难点,增加了教学的难度。这中间既有教材本身的问题,也有部分教师的理解问题。从结构化学部分中选出几个典型的问题进行探讨,以期能给广大中学化学教师提供一些有益的参考。     

8-氧-2'-去氧鸟嘌呤核苷水解机理的理论研究

本文用计算化学的方法研究了有单个水分子参与的8-氧-2'-去氧鸟嘌呤核苷(8-oxodG)的N-糖苷键水解反应机理。研究结果表明,水分子有两个进攻方向,即水分子可以从去氧核糖糖环的上方和下方进攻C1'并且8-氧鸟嘌呤碱基的O8原子和N9原子都可以摘取去氧糖环的Ha-2'。因此,8-oxodG与单个水分子作用的水解反应有四条不同的反应通道,且每条反应通道都包括两步,都形成类双氢呋喃中间体。O8原子摘取去氧糖糖环Ha-2'的反应的两条反应途径的第一步的活化能相近,约为41.98 kcal/mol;而N9原子摘取去氧糖糖环Ha-2'的反应的两条反应途径的第一步的活化能也相近,约为47.31 kcal/mol。碱基上O8原子摘取去氧核糖糖环Ha-2'的反应的两条反应途径更具有优势。     

五嗪含氮取代基衍生物结构和性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法在B3LYP/aug-cc-pvDZ理论水平上研究了CN, NO₂, NH₂, N₃, N₂H, NHNH₂, N₄H和N₄H₃等含氮取代基取代五嗪环上的氢原子生成的衍生物, 预测了它们的分子构型、分解能及含能性质. 对衍生物分解能的研究结果表明, CN和NH₂取代的衍生物的分解能比未取代时更高, 而其余基团的取代使分解能降低; 取代基化合物的生成热越大, 取代五嗪中的氢原子后生成衍生物的生成热也越大. N₄H₃, NO₂, H, N₂H, N₄H, N₃和CN取代的五嗪衍生物的单位原子生成热为72.6～108.9 kJ, 比文献报道的三叠氮基-均三嗪的(70.2 kJ)更高. 对于CN, N₂H, N₄H₃, N₃和N₄H取代的衍生物, 其生成热为871.4～1159.3 kJ•mol^－1, 但N₄H和N₄H₃的分解能较小, 稳定性较差. 因此, N₃, N₂H和CN取代的衍生物可能成为高能量、低感度的含能材料.     

萘的卤互取代“重原子效应”的红外及荧光光谱的理论研究

采用量子化学半经验AM1方法对萘及（F，Cl,Br）取代的萘的性质进行了理论研究，对各化合物的红外光谱进行分析，并在此基础上，采用CIS方法计算电子光谱，所得计算结果与实验值基本吻合。     

四唑衍生物结构及性质的理论研究

在B3LYP/aug-cc-pvDZ水平上研究了7种取代基（-H,-CN,-N3,-OH,-NH2,-CH3和-NO2）取代四唑化合物碳上的氢原子生成的衍生物的几何结构、电子结构和含能性质.采用NBO方法计算了原子电荷,分析了分子内的相互作用.采用原子化方案计算了这7种衍生物的生成热,结果显示,与取代基相连的碳原子的电荷变化与取代基的电负性,相邻氮原子的电荷与取代基常数之间均存在很好的线性相关性.-N3和-CN取代的衍生物的生成热较大,成为含能材料的潜力较大.     

水溶液中萘及萘的卤素取代物的荧光光谱的理论研究

采用量子化学半经验方法RHF／AMl对萘及(F、Cl、Br)取代的萘进行水溶液中的构型优化，经振动分析，未出现虚频率，在此基础上用RHF／CIS方法分别计算了它们的荧光光谱，并与其气相进行了对比，结果能更好地符合实验值。