典型轴手性D分子F被H取代的衍生物结构特性的理论研究

使用密度泛函理论的b3lyp方法,在b3lyp/6-31+g(d,p)理论水平上对D分子手性对映体D1的F被H取代的几种衍生物结构、红外振动频率、分子前线轨道进行了理论研究.结果表明:它们的解离产物及手型转变机制会不同;三种衍生物分子的HOMO和LUMO轨道,主要来源于骨架C原子p电子的贡献,F原子的p电子和手性C原子所在环上的H的s电子对前线分子轨道有很小的贡献.     

LiN3高压下结构稳定性和电子结构的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究方法对LiN3在高压下的结构稳定性和电子结构进行了研究.对结构稳定性的研究表明在60 GPa的压力范围内C2/m结构的LiN3能始终保持稳定,与实验研究结果间取得了很好的一致.此外,对压力下电子结构的分析表明随着压力的增大LiN3的带隙宽度有明显的减小,可能发生从绝缘体到半导体的电子结构的转变.     

二芳基全氟环戊烯化合物闭环体的含时密度泛函理论研究

采用B3LYP／6—31G（d）方法对二芳基全氟环戊烯闭环体进行量子化学理论计算研究，探讨了活性碳位引入H，CH3，OCH3，NH2，CCH，CN，cF3基团对分子基态几何构型的影响．在此基础上，运用TD／B3LYP／6—31G（d）方法计算了其电子吸收光谱，得到了最大吸收波长与实验值相吻合．研究还发现该类分子的最低单重激发态（S1）主要源自分子内HOMO→LUMO（π→π＊）跃迁，通过分析其前线分子轨道，合理解释了不同取代物吸收光谱的差异．     

β-二酮二亚胺铝化合物的CO插入反应机理及其成键性质分析

采用ONIOM(B3LYP/6-31G(d):AM1)方法,对β-二酮二亚胺Al配合物LAl[η2-(CSiMe3)2](L=HC[(CMe)(NAr)]2,Ar=2,6-iPr2C6H3)和LAl[η2-(CPh)2](L=HC[(CMe)(NAr)]2,Ar=2,6-iPr2C6H3)的CO插入反应进行了理论研究,并在B3LYP/6-311G(d,p)水平上分析了反应物、过渡态和产物的键合特征。结果表明:反应活化能和前线分子轨道能级差较低,该插入过程易于进行;与过渡金属原子的酰基配合物不同,主族元素Al的酰基配合物中,Al原子与酰基碳原子之间不存在σ-π配键,而是Al的3s轨道与酰基C原子的sp2杂化轨道形成的电价配键,且Al的酰基配合物可能较过渡金属类似物有更高的化学活性。     

3种卤化氟硼二吡咯染料的理论光谱计算

氟硼二吡咯(BODIPY)染料是一种新型的荧光染料,具备优良的光物理和光化学能性质,是近来化学研究的一个热点.通过密度泛函理论B3LYP/genecp的方法优化计算3种卤化BODIPY染料的分子结构,探讨了其分子结构与前线轨道、能量的关系.运用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算它们在气相和溶液相中的吸收光谱.理论吸收光谱证实3种卤化BODIPY分子随着吸电子原子的增加及分子对称性的变化导致不同程度的红移,并且最大吸收峰均来自HOMO→LUMO(π→π*)跃迁.     

D-π-A有机光电材料电子态能级调控的密度泛函研究

应用密度泛函理论计算了4个D-π—A有机分子的前线轨道能级和电子跃迁光谱。结果表明,在电子给体三苯胺基上引入额外的电子基团,可以有效地提高最高占据分子轨道能级,由此缩小了最高占据分子轨道和最低未占据轨道之间的能级差,导致由电子态跃迁产生的吸收光谱发生了红移。     

前线轨道理论在化学中的应用

前线轨道理论认为：分子在反应过程中是分子轨道起变化，优先起作用的是前线轨道，即分子中的最高被电子占有分子轨道(HOMO)和最低空分子轨道(LUMO)，分子轨道的对称性特别是前线轨道的对称性在反应历程中起决定作用。     

2,4,6-三{[4-(4-羟乙氧基)苯亚甲胺基]苯乙烯基}均三嗪的结构、光谱及热力学性质

采用密度泛函理论在B3LYP/6-31+ G+水平下研究了2,4,6-三((4-(4-羟乙氧基)苯亚甲胺基)苯乙烯基)均三嗪(BJZJSQ)分子的几何结构、红外光谱、电子吸收光谱及热力学性质.结果显示;BJZJSQ分子中心的2,4,6-三苯乙烯基均三嗪几乎在一个平面,各支链中的乙氧基苯亚甲胺基构成另一个平面,整个分子呈现出三叶扇形结构;气相分子的最强吸收峰位于416 nm处,源于HOMO→ LUMO、HOMO-1 →LUMO及HOMO-2→LUMO+1的混合跃迁,溶剂极性使其红移12 ～ 15 nm,溶剂的极性不影响最强吸收峰的跃迁性质;在溶剂相,355 nm处的弱吸收峰对应S0→S8电子跃迁;在298.15 K、标准大气压下,BJZJSQ分子标准摩尔生成焓和标准摩尔生成自由能分别为-2680.23和-1349.67kJ·mol-1.     

叠氮乙烯二聚体分子间相互作用的理论研究

运用从头计算方法,在HF／6—311 G^**水平上,求得叠氮乙烯二聚体势能面上3种稳定的分子几何和电子结构。经二级微扰MP2电子相关校正和基组叠加误差以及零点能校正,求得分子间最大相互作用能为-8．66kJ／mol。由自然键轨道分析揭示了相互作用的本质,发现二子体系间的电荷转移较少。基于统计热力学求得273．15～700．00K温度范围从单体形成二聚体的热力学性质变化。为有机叠氮高能体系中分子间相互作用的理论研究提供了首例和基础数据。     

诺氟沙星的密度泛函研究

以诺氟沙星为研究对象,采用密度泛函理论的B3LYP/6-311+G(d,p)方法,进行分子结构全优化,并对红外光谱(IR)和拉曼光谱(Raman)、前线轨道(最高占据轨道HOMO、最低空轨道LUMO)、净电荷分布进行了量子力学计算.根据红外光谱(IR)和拉曼光谱(Raman)的计算结果,对振动模式进行了指认;根据前线轨道(HOMO、LUMO)、净电荷分布的计算结果,讨论了诺氟沙星的HOMO、LUMO和分子表面电势的特点.采用密度泛函理论的B3LYP/6-311+G(2d,p)方法,进行分子结构全优化,使用GIAO方法计算得到核磁共振谱(NMR),并对谱图数据进行了分析讨论.     

1,3-二苯基-5-(9-菲基)-2-吡唑啉的量子化学研究

用量子化学从头算方法,在RHF/6-31G(d,p)水平上,对1,3-二苯基-5-(9-菲基)-2-吡唑啉(TAP)分子进行了理论计算,优化得到了它们的平衡几何构型,并计算了它们的谐振动频率.系统分析了前线分子轨道特征,并探索了电子跃迁机理.用ZINDO/CI方法计算了它们的电子光谱,得到了由基态到各激发态的垂直跃迁能和相应的振子强度,计算结果与实验值吻合得较好.     

富勒烯C60吡咯烷键联噻吩基分子设计的理论研究

利用AM1半经验分子轨道法对所设计的3个富勒烯C60吡咯烷键联噻吩基分子进行优化．计算结果表明,目标物(3)具有较低的跃迁能、较大偶极矩和较高的生成热．LUMO集中分布在C60部分,而HOMO则集中在噻吩环上．通过HOMO和LUMO轨道的比较及电荷分布情况,预测所设计的目标物(3)在基态下可能产生长寿命的电荷分离态．     

利用差分光谱和TD-DFT计算揭示山奈酚的解离及金属络合机理

为了揭示山奈酚的解离及金属络合过程机理, 测定山奈酚在解离(pH=2.01~13.00)和与铜离子络合(0.1~2710.9 μmol/L)过程的紫外–可见光光谱, 经过差分处理得到各反应阶段的特征光谱。结合量子化学理论计算方法, 基于密度泛函理论以及含时密度泛函理论, 计算可能的各种去质子化、络合结构及对应的电子吸收光谱。通过对比实验值与计算值发现: 解离过程按7, 4′, 3, 5号酚基的顺序依次去质子化; 在低浓度Cu²⁺(<67.9 μmol/L)时, 4号和5号酚基与Cu²⁺络合; 在高浓度Cu²⁺(67.9~2710.9 μmol/L)时, 3号和4号酚基与Cu²⁺络合。在山奈酚的解离、与Cu²⁺络合过程中, 计算光谱与差分光谱能够很好地吻合, 特征峰的出现是由于解离、络合前后活性基团电子分布的变化、光子照射时最高占据分子轨道到最低未占据分子轨道能量吸收的变化导致, 揭示了山奈酚解离及金属络合过程的机理。     

团簇CoFe2BP的结构及催化性质

利用DFT(密度泛函理论)方法,在B3LYP/Lan12dz水平下,对Co Fe2BP团簇的二十几种可能构型进行全参数优化和相关频率计算,共获得二、四重态稳定构型各5种,对这些构型的立体结构及其能量、成键情况和催化活性等性质进行了分析,得出如下结论:(1)在Co Fe2BP团簇的各优化构型中,构型1(4)的稳定性最好,四重态的稳定性要大于二重态的,多重度对构型稳定性影响较大;(2)金属原子与非金属原子之间的成键对构型的稳定性起主要作用,其中金属原子与B原子更易成键,B、P原子之间存在近距离接触;(3)金属原子Fe和Co是Co Fe2BP团簇前线轨道的主要贡献者,Fe和Co原子是催化剂潜在的活性位;(4)具有近似平面型结构的构型4(2)和4(4)表现出良好的催化加氢活性。     

密度泛函方法研究甘油和3-羟基丙醛的结构和性质

采用密度泛函理论(DFT)广义梯度近似(GGA)-VWNBP水平和DND基组研究了甘油和3-羟基丙醛的全优化几何构型、电子结构、福井前线轨道和热力学性质,为研究该类化合物的结构与性质关系提供理论依据,为甘油脱水酶结构改造和分子设计提供配体数据.     

第一主族阳离子-苯复合物相互作用的理论研究

运用从头算MP2和密度泛函B3LYP方法,在6-311＋＋G^＊＊基组水平上对第一主族阳离子-苯复合体系的构型进行了自由优化,并定义阳离子位于苯环正上方。频率计算表明为合理构型,复合物的键长、原子电荷、分子轨道成份、前沿轨道能等表明,碱金属阳离子与苯的作用包含p-π和s-π作用方式,阳离子与苯结合时电子从苯向阳离子转移,形成电荷转移复合物,与氢键的结合方式相似。M^＋…benzene and benzene…M^＋…benzene复合物的红外光谱特征频率分别位于120～740cm^-1和140-890cm^-1,为阳离子垂直于环平面上作来回振动,其红外光谱振动频率随Li、Na、K向长波方向红移,并红外强度随Li、Na、K降低。     

苯及其氮取代体系的电子结构和性质比较

采用量子化学计算方法讨论了苯及其吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪 5个分子的几何构型、稳定性和前线分子轨道。得到氮取代使前线分子轨道组成发生变化 ,轨道能级差减小 ,反应活性增加的结果。     

过渡金属酞菁化合物的能带结构研究

用EHMO/ CO方法对过渡金属酞菁化合物的能带结构进行了研究.结果表明:不同金属原子的酞菁的能带结构不同.钛、钒、铬酞菁的能带结构与酞菁的能带结构相似,而锰、铁、钴、镍、铜酞菁的能带结构与酞菁的能带结构明显不同,金属酞菁化合物的带隙变窄;酞菁环中心的不同过渡金属离子,在不同K点的分子轨道对称性不同;不同金属原子的酞菁环的层间距不同,其导电性不同.层间距越小,带宽越大,导电性能越强.     

2,7'-(乙烯基)-二-8-巯基喹啉及其金属配合物光谱性质及电子结构的理论计算

采用密度泛函理论DFT,在B3LYP/6-31G水平上对2,7′-(乙烯基)-二-8-巯基喹啉［2,7′-Eth(tq)₂］的结构进行了全优化, 并以NPA电荷及静电势(EPM)分析结果构建了3种金属M(M=Zn, Mg, Be)配合物M［2,7′-Eth(tq)₂］₂。以此为基础用TDDFT方法计算了配体及其金属配合物的吸收光谱。同时,利用自然键轨道理论(NBO)及分子中的原子理论(AIM)对分子内氢键进行了分析。结果表明,该类化合物均具有较大的电子亲和能,中心金属原子的改变对配合物吸收光谱性质影响较小。和2,7′-Eth(tq)₂相比, M［2,7′-Eth(tq)₂］₂的吸收光谱产生明显红移。2,7′-Eth(tq)₂及其M［2,7′-Eth(tq)₂］₂分子内存在较强的氢键,氢键与环上的碳原子形成五元环,分子内氢键的存在使分子的稳定性增加。     

2，3，6-三羟基萘茜及其衍生物电子光谱的含时密度泛函理论研究

用密度泛函理论B3LYP方法，在极化基组6-31G^＊水平上，研究了2，3，6-三羟基萘茜及其3个衍生物的分子结构、前线轨道成份及其取代基对母体的影响．运用含时密度泛函理论方法计算了2，3，6-三羟基萘茜及其3个衍生物的电子光谱并与文献报道的实验值进行比较．结果表明，该理论方法能较好地再现实验结果．