富勒烯C_(100)及其衍生物C_(100)X_4的理论研究

在混合密度泛函B3LYP理论下,用6-31G*基函数对富勒烯C100分子的6个能量较低异构体及基于能量最低异构体衍生物C100X4(X=H,F,Cl,Br)的几何结构、电子结构进行了研究.计算结果表明:D2C100是最稳定的,C100X4(X=H,F,Cl)的形成均为放热反应.振动频率计算表明,C100X4(X=H,F,Cl,Br)均是势能面上的稳定驻点,C100F4在所研究的簇分子中是较为稳定的,应该能够合成出来.     

C_(32)衍生物C_(32)X_2(X=H;F;Cl;Br)的理论研究

在混合密度泛函B3LYP理论下,用6-31G*基函数对富勒烯C32及其衍生物C32X2(X=H,F,Cl,Br)的几何结构、电子结构和振动频率进行了研究.研究结果表明,C32X2(X=H,F,Cl,Br)均存在着比C32本体更好的离域共轭键,预计它们的稳定性比C32要大,C32X2(X=H,F,Cl,Br)均是势能面上的稳定驻点.振动频率计算表明C32卤化衍生物的稳定性随着卤素原子序数的增大而降低,C—F键稳定化能最大.C32H2和C32F2在所研究的簇分子中是较为稳定的,它们应该能够合成出来.     

C_(80)衍生物C_(80)X_(12)(X=H,F,Cl,Br)的理论研究

为了从理论上预测与C80Cl12具有相似结构的C80X12簇存在的可能性,基于密度泛函B3LYP理论,用6-31G*基函数对富勒烯C80及其衍生物C80X12(X=H,F,Cl,Br)的几何结构、电子结构和振动频率进行了研究,得到了这些衍生物的几何结构、总能量、前线轨道能级差和反应热.计算结果表明,C80X12(X=H,F,Cl,Br)均是势能面上的稳定驻点;C80X12的隙能比C80大,并且这些加成反应都是放热的,因此它们都应该能够合成出来.     

卡宾CH2及其衍生物参与形成的σ-hole磷键作用的理论研究

使用量子化学二阶微扰理论MP2方法,在aug-cc-pVDZ基组水平上研究了卡宾及其衍生物参与形成的磷键OPH_3…CX_2,OPH_3…CX(NH_2)和OPZ_3…CMe_2(X=H,F,Cl,Br,OH,OMe,Me,NMe_2,NH_2;Z=F,Cl,Br)的结构与性质,分析了单取代卡宾CX(NH_2)、双取代卡宾CX_2以及三取代OPZ_3对磷键作用的影响.研究结果表明:OPZ_3(Z=H,F,Cl,Br)分子中存在σ-hole区域,可与卡宾作用形成σ-hole磷键;不同取代基对磷键作用的强度具有一定影响,但没有改变磷键作用的性质;复合物OPH_3…CX_2,OPH_3…CX(NH_2)和OPZ_3…CMe_2中磷键作用的强度较弱,分子间作用具有明显的非共价相互作用的特征.能量分解分析表明,OPH_3与卡宾CX_2及CX(NH_2)之间的磷键作用均以静电作用为主,而对于OPZ_3与CMe_2间的磷键作用,随着H被F,Cl,Br取代,分子间作用的主要成分由静电能逐渐转为色散能.     

[2+1]反应还是插入加成反应?镁类卡宾与乙烯反应的理论研究

用密度泛函B3LYP方法研究镁类卡宾与乙烯的反应的机理.结果表明,卡宾iPrMgCH_2X(X=Cl,Br,I)与乙烯的反应以亚甲基转移机理[2+1]为主,与其相对的插入加成反应[2+2]可以忽略不计.在卡宾系列(iPrMgCH_2X(X=Cl,Br,I)中,iPrMgCH_2Cl卡宾的反应活性最强,而iPrMgCH_2I的活性最弱.     

亚累积烯基卡宾的两个最低能态

本文用量子化学从头计算方法对一些不饱和卡宾进行了研究。采用STO—3G极小基组,对不饱和卡宾H_2C=C=C:,F_2C=C=C:,Li_2C=C=C:,和H_2C=C=C=C:的两个最低能态的几何构型进行了能量梯度法优化。选用3—21G价层分裂基对STC—3G优化几何构型下的分子进行了RHF计算,得到了两个最低能态的能隙。结果预言了不饱和卡宾类X_2C=C=C:和H_2C=C=C=C:的基态是单重态。X原子或基团的电负性影响分子的几何构型和基态的稳定性。亚累积烯基长度对分子构型及能隙的影响较X的电负性影响要小。     

二聚体HX-ClF(X=F,Cl,Br)的结构及其双卤键X...Cl性质的理论研究

使用从头计算方法,以二聚体HX-ClF(X=F,Cl,Br)作为卤键的摸型进行了研究.几何优化计算使用了高精度的CP(counterpoise)修正的分子间势能面(PES)方法,在MP2/6-311++G(3df,3pd)水平,得到了二聚体HX-ClF,(X=F,Cl,Br)的三个稳定结构.在三个二聚体HF-ClF,HCl-ClF和HBr-ClF的结构中存在着两种分子间相互作用--双卤键X...Cl和氢键H...Cl.二聚体HX-ClF的X...Cl键长顺序是2.758A(HF-ClF)＜3.145A(HCl-ClF)＜3.212A(HBr-ClF),它们的H...Cl键长分别是3.301A(HF-ClF)、 3.471 A(HCl-ClF)和3.554A(HBr-ClF).用高水平的CCSD(T)/6-311++G(3df,3pd)计算的相互作用能分别是-2.15 kcal/mol(HF-ClF)、-1.54 kcal/mol(HCl-ClF)和-1.64 kcal/mol(HBr-ClF).计算结果表明,相互作用能的电子相关效应是重要的.由于相互作用能的电子相关效应随着电子给予体原子F、Cl、Br的顺序增大,从而,二聚体HBr-ClF的X...Cl相互作用能也相应地被增大.     

Si4X(X=C,N,O,F,Si,P,S,Cl)结构和稳定性的理论研究

利用Gussian-98程序，B3LYP方法，在6-311G^*水平上对Si4X(X=C^*，N，O，F，Si，P，S，Cl)原子簇的几何构型进行优化和频率计算。得出各原子簇的稳定结构。结果表明，Si5原子簇的最稳定构型具有D3b对称性,用杂原子X(X=C,N,O，F,P,S,Cl)取代Si5原子簇中的Si原子，几乎都得到C3v和C2y对称的稳定构型(Si4F原子簇只有C2v对称的稳定构型，Si4Cl原子簇不存在这两种稳定构型)。对具有相同对称性的杂原子簇中Si—X键长变化规律进行研究。发现同一周期从左到右，Si—x键长与其对应的原子共价半径和相比较，其键长变化率逐渐增大,杂原子的加入对原Si5原子簇中的其它Si-Si键长影响不大。     

类锗烯H_2GeFAlF_2的结构及其与RH(R=F,OH,NH_2)的插入反应

采用M06-2X和QCISD方法研究了类锗烯H2Ge FAl F2的结构及其与RH(R=F,OH,NH2)的插入反应.在M06-2X/6-311+G(d,p)水平上对势能面上各个驻点进行了构型优化,并在QCISD/6-311++G(d,p)水平上进行了单点能量计算.结果表明,H2Ge FAl F2存在3种平衡构型,分别是经典四面体构型、p-complex构型和三元环构型,其中p-complex构型能量最低最稳定.对p-complex构型与RH(R=F,OH,NH2)的插入反应进行了理论研究.结果表明,3个插入反应的机理类似,沿着反应势能面,反应物经过一个过渡态和一个中间体到达产物.无论从热力学还是动力学角度,H2Ge FAl F2与HF的反应都最容易进行.研究了溶剂化效应对插入反应的影响,结果表明,THF溶剂抑制了反应的进行.     

(X2InN3)n(n=1-3; X=F, Cl, Br, I)簇合物的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论B3LYP/Lanl2dz方法,计算研究了(X2InN3)n(n=1-3;X=F,Cl,Br,I)簇合物的几何构型、电子结构和聚合反应热力学性质,讨论了取代基效应。研究表明,二聚体(X2InN3)2和三聚体(X2InN3)3(X=F,Cl,Br,I)的优化几何构型均为由不同子体系的叠氮基α-N和In原子相连而成的环状结构。在卤原子(X)取代簇合物中,取代位附近的键长、键角和原子电荷改变较大。由前线轨道能隙ΔEgap和反应焓变ΔH0可见,同类簇合物的稳定性排序为(F2InN3)n>(Cl2InN3)n>(Br2InN3)n>(I2InN3)n(n=1-3)。求得298.2 K温度下聚合反应的吉布斯自由能变化ΔG0均为负值,表明反应可自发进行。此外,还发现簇合物的性质随聚合度n增加的变化规律。     

LiX~-(X=H,F,Cl)分子离子基态(X~2∑~+)势能函数与力常量

利用Gaussian09程序包中单双取代的耦合簇理论(CCSD)对LiX-(X=H,F,Cl)分子离子基态进行了几何优化和频率计算,进一步进行了单点能扫描计算.用最小二乘法拟合得到了LiX-(X=H,F,Cl)分子离子基态的Murrell-Sorbie势能函数,计算得到了LiX-(X=H,F,Cl)分子离子基态的力常量.     

乙炔中的π键与卤化氢相互作用的理论研究

采用从头计算理论,对C2H2中的π键与HX(X=F,Cl,Br,I)形成的典型X-H…π键复合物进行了系统的研究.对复合物几何结构进行了优化,计算各体系的结合能和BSSE,并对计算结果在几何结构、电荷分布及静电势和能量上进行分析.研究结果表明,C2H2…HX(X=F,Cl,Br,I)复合物体系随着卤素原子序数的递增,键长等参数都出现了周期性增加,复合物的结合能在整体上呈现减小的总趋势,与之对应的X-H…π相互作用减弱.     

铜卡宾CH3CuCX2(X=F、Cl、Br和I)与乙烯反应的密度泛函研究

目的为了提高和发展选择性方法生产新的活性试剂。方法用密度泛函B3LYP方法研究了过渡金属铜卡宾与乙烯的环丙烷化反应的机理。结果对4种不同铜的SS试剂CH3CuCX2(X=F、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,并用内禀反应坐标(IRC)计算和频率分析方法,对过渡态进行了验证。结论结果表明:CH3CuCX2(X=F、Cl、Br和I)与CH2CH2环丙烷化反应可能按通道A和B进行,只是按通道B进行更容易一些。     

不饱和类锗烯H_2CGeLiBr的理论研究

采用DFTB3LYP和QCISD方法研究了不饱和类锗烯H2C=GeLiBr的结构及异构化反应．结果表明，不饱和类锗烯H2C=GeLiBr有3种平衡构型，其中非平面的p-配合物型构型能量最低，是其存在的主要构型．对平衡构型间异构化反应的过渡态进行了计算，求得了转化势垒；计算模拟了最稳定构型的红外光谱．     

HX(X=F,Cl,Br)分子基态(X1∑+)结构与势能函数量子力学计算

利用分子反应静力学的基本原理,确定了HX(X=F,Cl,Br)等分子的X1∑ 态的合理离解极限;使用二次组态相互作用方法QCISD(T)并选用6-311G G(3df,3pd)基组,对HX(X=F,Cl,Br)等分子基态进行了单点能扫描计算,并用最小二乘法拟合的Murrell-Sorbie函数和修正的Murrell-Sorbie函数计算它们光谱数据(ωe、ωeχe、Be、αe、De),结果表明修正的Murrell-Sorbie函数计算值与实验光谱数据吻合较好.这表明修正的Murrell-Sorbie函数更能精确的描述HX(X=F,Cl,Br)等分子基态的势能函数.     

C6H5X·Y-（X,Y=F,Cl,Br,I）中氢键和卤键的理论研究

通过MP2/aug-cc-pVDZ理论方法计算研究了C6H5X.Y-(X,Y=F,Cl,Br,I)体系中的氢键和卤键.计算表明所有的卤代苯都能与卤素离子形成氢键相互作用,氢键强度顺序为:C6H5FCl->Br->I-.C6H5Cl,C6H5Br,C6H5I能与卤素离子形成卤键相互作用,卤键强度顺序为:C6H5ClCl->Br->I-.分析结果可以发现体系中的卤键强度差异要大于氢键,说明在此体系中卤键具有比氢键更大的选择性.     

XNCO(X=Cl,Br)异构化反应的量子化学研究

采用B3LYP及外壳方法计算了ClNCO,BrNCO,INCO的电离能,与实验值吻合很好,并用该方法预测了FNCO的电离能,重点讨论了XNCO→XOCN(X=Cl,Br)异构化过程,优化得到了四元环过渡态的构型.     

XCOOH(X=F,Cl,Br)热分解反应的理论研究

用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,在6 311 G 基组水平上,计算了反应XCOOH(X=F,Cl,Br)HX CO2.优化了反应物 中间体 过渡态和产物的几何构型,并用频率分析和内禀坐标法(IRC)验证了各鞍点构型和反应路径,计算了不同温度(200 15～450 15K)下慢反应经零点能校正的活化热力学量、反应过程热力学改变量、正逆反应的速率常数和频率因子以及平衡常数,得到了各反应的动力学信息.     

氯代1,3,5-三嗪与卤素离子非共价键相互作用的理论研究

在MP2/aug-cc-pVDZ计算水平上研究了氯代1,3,5-三嗪与卤素离子复合体系C3N3H2Cl.X-(X=F,Cl,Br,I)的氢键、卤键、π相互作用和电荷转移复合物结构和强度.计算显示这些相互作用强度顺序均表现为F->Cl->Br->I-.C3N3H2Cl.X-体系的氢键和卤键强度大于C6H5Cl.X-体系氢键和卤键强度.F-的各相互作用强度相差较大,而Cl-,Br-,I-的氢键、π相互作用和电荷转移作用强度相近,并且明显大于卤键强度.     

H2O与HX(X=F, Cl, Br)分子间氢键的相互作用

在B3LYP/6-311++g(d,p)水平上对H2O与HX(X=F, Cl, Br)分子间形成的(H2O)2HX六元环状氢键复合物的构型进行了全优化. 频率计算表明, 体系中O1-H3, O4-H6及X7-H8的伸缩振动频率均发生红移. 氢键H2O(1)…HCl, H2O(1)…HBr及H2O…H2O的振动频率与文献相符. 在MP2/6-311++g(d,p)水平上计算了体系的相互作用能, 并利用KitauraMorokuma方法对作用能进行了分解. 计算得到(H2O)2HCl和(H2O)2HBr体系