二元硼铝复合团簇B_7Al_2~(0/-)和B_7Al_3~(0/-)的结构、成键和芳香性研究

二元复合B—Al团簇有望延续硼的缺电子性和铝的全金属芳香性,从而形成独特团簇结构和新颖化学键。基于密度泛函理论,文章对系列二元B—Al团簇B_7Al_n和B_7Al_n~-(n=2,3)进行量子化学理论研究。通过广泛的全局极小结构搜索以及B3LYP结构优化和CCSD(T)单点计算来确定其最稳定基态结构。团簇B_7Al_2,B_7Al_2~-和B_7Al_3全局极小结构由七边形B_7环和垂直于该环的Al_2中心单元组成。团簇B_7Al_3~-则保持轮状B_7基盘,三个Al原子位于基盘上方或在面内形成桥键。化学键分析结果表明二元B—Al团簇中的所谓"等价Al/B取代"并不是完全等价的,因为Al中心倾向于保留部分定域电子。该成键特征也阐释B_7Al_n~(0/-)(n=2,3)团簇全局极小结构为什么与B_8Al~-/B_9Al~-和B_9-~/B_(10)~-团簇完全不同。本团簇系列的共性是它们都具有双重π/σ芳香性,离域6π和6σ电子计数均满足Hückel规则。     

关于在教学中对乙硼烷分子结构问题的探讨

1951年希伯格(Heaberg)和休梅克(Schomaker)用电子衍射研究肯定了 B_2H_6桥式构型,并测得键长与键角如图1所示:同时,由光潜、核磁共振等实验及 B_2He 的物理化学性质,对 B_2H_6的几何构型都得到同一结果。此分子的两个硼原子和两侧的四个氢原子(H_α、H_β、H_γ、H_δ)在同一平面上(定为 xy 平面),B—H 有着正常单键的距离;另外两个氢原子分别位于此平面的上方及下方,H—B 的距离比正常单键长。     

QDTA/T/EGA/GC在线联同技术 Ⅴ.二烷基二硫代磷酸锌抗氧剂的热氧化分解机理的研究

采用文题和DTA与GC/MS不在线联同技术,对由正丁醇/异辛醇(1:1)合成的二烷基二硫代磷酸锌,研究了其热氧化机理。其热分解产物为:H_2S、COS、SO_2、n-C_4~-/i-C_4~-、i-C_8~-、C_4H_9SH、C_4H_9SC_4H_9、C_4H_9SSC_4H_9、C_4H_9SC_8H_(17)和C_4H_9 SSC_8 H_(17)等。分解分为三个阶段:①220—240℃为氧化诱导期,发生分子内异构化反应,在DTA曲线上出现一个显著的放热峰;②250—280℃,以热解为主反应的吸热过程;③280—300℃,以热解产物——硫醇进行热氧化分解为主反应的放热过程。反应机理为:由分子内异构化反应和β-氢原子内消除反应形成的热分解中间产物,经离子反应、自由基反应生成了组成复杂的各类最终产物。     

X...Y(X=LiF,NH_3,H_2O;Y=HF,LiF)复合物中锂键、氢键的理论计算

在CCSD(T)/cc-p VTZ水平下,对X…Y(X=Li F、NH_3、H_2O;Y=HF、Li F)复合物的9个结构进行几何构型优化和红外振动频率计算.根据定域化分子轨道、原子自然电荷、Wiberg键级的分析表明HFLi F分子中的H—F键是共价键,而Li—F键则为离子键而非共价键.H3N…Y(Y=HF、Li F)、H_2O…Y(Y=HF、Li F)中的氢键或锂键源于静电相互作用,并非共用电子的共价键.结合能的计算表明:与HF相比,Li F与X(X=Li F、H_2O、NH_3)的结合能更高;结合能从高到低依次为Li FNH_3H_2O.红外振动频率分析表明HF与NH_3、H_2O形成红移氢键,即H—F键长增加,相应的H—F伸缩振动频率降低.H3N…Li F的Li—F键键长增加同时伸缩振动频率减少.而Li F与H_2O形成锂键后,键长增加0.001 6 nm,而Li—F的伸缩振动频率反而增加了2 cm-1,即蓝移锂键.     

卤键驱动的三元/四元大环自组装的研究

使用混合密度泛函PBE1PBE方法,在DGDZVP和DGDZVP-pp基组水平上研究了卤键驱动的(C_3H_2NI)_n,(C_5H_2NI)_n,(C_5H_4NI)_n,(C_7H_4NI)_n(n=3,4)进行自组装的结构与性质.结果表明:每个单体分子中静电势的极大值均位于碘原子处,静电势的极小值均位于氮原子处;增长碳链长度、增加自组装分子的个数可以使卤键的键长变短,键角更加趋近于180°,从而使卤键的强度增加,所形成的复合物更加稳定;溶剂的极性越大,复合物相对越不稳定;电子密度拓扑分析显示N…I之间所形成的卤键属于闭壳层的非共价相互作用.     

Nd·(η~5-C_5H_5)_3·OC_4H_6的晶体结构

用X射线晶体结构分析方法测定了分子Nd·(η~5-C_5H_5)_3·OC_4H_6的晶体结构。晶体属于单斜晶系,空间群为P2_1/n,晶胞参数α=8.429(9)(?)、b=24.637(9)(?)、c=8.276(4)(?),β=101.52(5)°,Z=4,V=1683.8(?)~3,Dc=1.61g/cm~3,F(0,0,0)=812。用重原子方法确定结构并使用最小二乘法对1728个独立可观察行射点进行修正得到R=0.038,结果表明Nd—C(η~5)的平均键长是2.766(?)。整个分子可以用一个四面体描述,这个四面体是以三个碳五员环的中心和一个氧原子分别为顶点而形成的,Nd原子处于中心     

717型三甲胺阴离子交换树脂辐射分解的研究

本文研究了国产717型三甲胺Br~-型,HSO_4~-型,NO_3~-型绝干、含水及相应浸泡于HBr,H_2SO_4,HNO_3等溶液树脂的γ辐射稳定性。研究表明HSO_4~-型阴离子交换树脂的辐射稳定性最差。γ辐照时,水的存在能加剧C—N键的断裂,而7NHNO_3显著抑制C—N键断裂,OH自由基与C—N键断裂无关但与形成弱碱性交换基团有关。H原子可能影响C—N键断裂后两自由基的重合作用。γ辐照后,残渣主要成份为三甲胺盐并杂有二甲胺盐,二甲胺的产率与树脂的状态,所处的介质密切有关。在硝酸介质中,二甲胺的产率剧烈减低。     

分子中C—C键离解能的密度泛函研究

利用密度泛函理论（B3LYP．B3PW91,B3P86）,使用6-31G^＊和6-311G^＊基组计算了18个分子中的C—C键离解能。通过比较计算值和实验结果．发现B3P86／6—311G^＊方法能给出与实验相符合的结果,而B3LYP和B3PW91方法则不能给出满意的C—C键离解能。另外,研究发现C—C键的键长与其键离解能呈线性关系,利用此关系预言了7个分子的C—C键离解能＋得到的结果与实验结果符合较好。     

1-戊烯热裂解反应机理的数值模拟

运用Materials studio分子模拟软件和Aspen plus过程模拟软件相结合的方法,首次对大分子烯烃(1-戊烯)热裂解自由基机理进行模拟。利用Materials studio软件将1-戊烯进行结构优化,通过C—C键和C—H键长的分析,初步得到各自由基反应,并通过进一步计算得到活化能和指前因子等参数,再利用Aspen plus进行过程模拟得到产物浓度分布。结果表明:1-戊烯经过Materials studio模拟软件结构优化得出可能发生的链引发路径有5条,可能发生的热裂解自由基反应共42个,经过Aspen plus软件对单一路径和总路径进行模拟计算,从而简化甄选出17个主要的自由基反应,这17个自由基反应构成了由1-C_5H_9·-3、1-C_5H_9·-4、1-C_5H_9·-5的3个自由基形成的4个循环反应。1-C_5H_9·-3断C-C键形成循环1,生成1,3-C4H6和CH4;1-C_5H_9·-4断C—H键形成循环2,生成主要产物C2H4和CH4,同时断C-C键形成循环3,生成C3H6和C2H4;1-C_5H_9·-5断C—C键形成循环4,生成C2H4和C3H6。经验证,简化模型是可行的,为大分子烯烃热裂解机理的研究提供了一个新的研究思路。     

N_2H_4分子取代基效应的量子化学研究

计算了甲基(—CH_3)和羟基(—OH)对N_2H_4的取代基效应.引入甲基后,N_2H_4的N—N键长变长,电荷密度变小.羟基的引入,使得N—N键长变短,其中1,1,2,2-四羟基N_2H_4的N—N键长显著变化.通过NBO计算,N—N键的键级随着取代基个数的增加逐渐减小,超共轭作用在决定构型相对稳定性方面起了重要作用.引入取代基后,N原子的孤对电子与N—C(N—O)键之间发生相互作用,使得整个分子的超共轭作用增强.随着取代基数目的增多,分子的总能量和生成热均降低,取代基数目与分子相对稳定性之间具有较好的相关性.     

B3N3H6与HF、 HCl和H2O形成的氢键和双氢键

运用量子化学从头算方法分别研究B₃N₃H₆与HF、 HCl和H₂O分子间形成的双氢键B—H…H—X与传统氢键N—H…X与X—H…X(X=F,Cl,O). 结果表明, 双氢键作用使B—H和H—X键长增大, 伸缩振动频率红移; 而传统氢键的作用使N—H和H—X键长增大, 频率红移. 电子密度拓扑性质分析表明, 这些相互作用具有氢键的基本特征. 自然键轨道分析表明, 超共轭和重杂化理论可以解释这些双氢键和氢键的形成机制.     

氟代芳基碳酸酯与氨基甲酸酯中氢键的理论研究

运用 AIM理论在 B97D 水平上计算了2-丁炔-1，4-二基二（2，3，4，5，6-五氟苯基碳酸酯）1，2-丁炔-1，4-二基二（4-氟苯基碳酸酯）2及2-丁炔-1，4-二基二（2，3，4，5，6-五氟苯氨基甲酸酯）3中的分子间有机氟 C -H…F -C 氢键．这些分子间氢键为闭壳相互作用．尽管晶体1中 H…F 距离接近经典氢键，但是该有机氟氢键仍为弱氢键．NBO 分析表明，研究的有机氟 C -H…F -C 氢键存在明显的电荷转移，用电荷转移合理地解释了分子1采取顺式结构．     

密度泛函理论研究S-亚硝基硫醇化合物中S—NO的键离解能的取代基效应

利用密度泛函理论（B3LYP,B3PW91,B3P86）,使用6—31G^＊＊基组计算了乙氰溶液中孓亚硝基硫醇化合物中SNO的键离解能。结果表明B3PW91／G-31G^＊＊方法计算得出的键离解能平均绝对偏差为7．36kJ／mol,与实验符合比较好。因此,我们建议使用B3PW91／6—31G^＊＊方法来计算S-亚硝基硫醇化合物中S-NO的键离解能。进一步分析表明不同的取代基对S-NO的键离解能影响不同。当C6H5SNO中的一个H基团分别被2-CH3、4-CH3、4-Cl、4-NO2基组取代时,S-NO的键离解能降低2．09～12．54kJ／mol。当C6H5SNO中的一个H基团分别被2-Cl、3-CH3、3-Cl、4-OCH3基组取代时,S-NO的键离解能增加0．042～36．37kJ／mol。     

Theoretical characterization of electronic structures and properties of C-F···H-C pseudohydrogen bonds

The weak intermolecular interactions between 2-F-tetrahydrofuran and imidazole, pyrimidine, adenine, and guanine were studied theoretically using density functional B3LYP/6-311++G** and HF/6-311++G** methods. The results showed that both conven- tional N···H hydrogen bond and C-F···H-C pseudohydrogen bond (PHB) structures coexist in the four complexes. The weak intermolecular interaction energies indicate that the relative stabilities of the four complexes are in the order guanine···F > imidazole···F > adenine···F > pyrimidine···F. The characteristics of the four PHBs were determined using geometry optimizations, stretching vibrational frequencies, and natural bond orbital and electron density topological properties calculations. The most important result is that the F group of 2-F-tetrahydrofuran can activate the C-H to accept electrons from another molecule, and C-F···H-C PHB formation is relatively favorable.     

四聚甲基锂Li4(CH3)4的电子结构的量子化学研究

用Gaussian98W程序对四聚甲基锂Li4(CH3)4的电子结构作了量子化学计算,根据分子轨道能级、电子密度集居数分析、原子电荷、化学键键级等对Li4(CH3)4的缺电子多中心键的特点进行了理论解释.计算表明在Li4(CH3)4中每个碳原子与4个锂原子形成化学键,与一个距离较远的锂原子形成化学键的键级高于与3个距离较近的锂原子的键级,生成不对等的5中心2电子键(5c-2e);四聚甲基锂中Li-C键的平均键级是0.3749,平均键能为132.1kJ/mol.     

稀有气体原子插入N—H和O—H键的理论研究

采用B3LYP方法在6-311++G**基组(Ar,Kr,Xe采用DZVP基组)水平上对稀有气体原子X(X=Ar,Kr,Xe)插入咪唑、吡咯、吡唑中的N—H键进行了量子化学理论研究.优化得到了9种稳定的含稀有气体原子的化合物;插入稀有气体原子后体系的能量升高了398.11~815.02 kJ/mol,且新形成的H—X键强度与正常氢键相当,X—N化学键强度比正常氢键略弱,因此引入X原子后的产物热稳定性较差.电子密度拓扑研究表明:N—H键插入X原子后,激活了咪唑、吡咯、吡唑杂环官能团上的反应活性.     

系列小分子与碱基尿嘧啶间氢键相互作用的理论研究

核酸碱基尿嘧啶分子可以使用3个不同位点与其他分子形成多种类型的分子间氢键.笔者使用密度泛函理论B3LYP/6-31＋G（d,p）方法优化得到了系列小分子与尿嘧啶分子形成的31个氢键复合物的稳定结构,进而使用MP2/aug-cc-pVTZ方法计算了这些氢键复合物的结合能.研究结果表明,尿嘧啶分子更倾向作为氢键给体与小分子形成氢键.尿嘧啶分子最易使用1号位点与小分子形成氢键复合物,最不易使用2号位点形成氢键复合物.甲基取代小分子氢键受体上的氢原子会使氢键强度变强.为了深入理解这些氢键复合物体系中氢键作用的本质,还使用B3LYP/6-31G（d,p）方法进行了自然键轨道（NBO）分析计算.自然键轨道（NBO）分析表明,大部分氢键复合物满足二阶相互作用稳定化能之和越大,结合能绝对值越大,结合得越稳定的原则,说明共价作用在这些氢键作用中起重要作用.     

基于量化计算的生物炭与苯酚弱相互作用机理研究

芳香族化合物在生物炭表面的分子行为、特别是弱相互作用机制尚不清楚.为揭示生物炭-苯酚间弱相互作用机制，本文采用等温吸附、吸附动力学实验，结合FT-IR表征，应用密度泛函理论(DFT),分析生物炭与苯酚分子间不同吸附构型的结合能、约化密度梯度(RDG)和电子密度拓扑关系.结果表明：等温吸附经72 h达平衡，pH显著影响饱和吸附量，pH=6时吸附量最大；生物炭表面官能团是吸附作用中心，吸附焓(ΔH)始终处于氢键键能范围内；4种吸附构型(A/B/C/D)的弱相互作用均由范德华力和弱氢键共同主导，B构型结合能最低、最稳定，C构型弱相互作用最强，D构型弱相互作用最弱.     

Mechanism of skeletal reorganization of 1,6-enynes catalyzed by GaCl<Subscript>3</Subscript>

The mechanism of skeletal reorganization of 1,6-enynes catalyzed by GaCI3 has been studied with the density functional method at the B3LYP/6-31G* level. The structures and energies of the stationary points were calcu-lated to identify the activation barriers. The transition stateswere testified with vibration analysis and IRC calculations.The results of calculation show that the conversion of 1,6-enynes is a step-wise reaction. The whole reaction process is formation and migration of three-membered cycle involvinga three-center and two-electron (3c-2e) bond. High stereose-lectivity of the reaction is in good agreement with experimental results.