CO_4(CO)_8(μ_2-CO)_2(μ_4-E)_2(E:-PLi,-Pph,-POC_3H_7,-PF,-S,-Te)系列分子电子结构与催化性能的关系

本文用DV—X_a方法计算了系列簇合物分子Co_4(CO)_6(μ_2-CO)_2(μ_4-E)_2(E:-PLi、-PPh、-POC_3H_7、-PF、-S、-Te)的电子结构.簇合物的分子轨道能级分布大体可分为五个占据轨道能级区.计算结果表明:四桥合磷原子所带基团(R)对整体分子电子结构依电负性的大小为规律性的影响.从分子轨道的特征原子轨道可见Co—Co特征成键分子轨道能级较相应Co—P键的能级为高,并二者存在一较显著的能级间隔.两特征键与其醛化催化性能即活性及寿命相关联.对于不同四桥合原子的系列分子中,分子内P……P距离显著为短的事实可归因于桥合磷原子有效多的s,d原子轨道参与了分子轨道.     

(NH3)2(H2O)3稳定结构的探究

用密度泛函方法(DFT/B3LYP)在6-31G(d)和6-311++G(d,p)基组水平上逐级对(NH3)2(H2O)3团簇进行结构优化和频率计算.(NH3)2(H2O)3的初始结构取自经验势模型的大量可能构型中的51个稳定性较好的构型,最终得到了B3LYP/6-311++G(d,p)水平上的15种稳定结构,用二级微扰方法(M(o)ller-Plessett/MP2)计算了这15种结构的能量.结果发现:(NH3)2(H2O)3的五边形环状平面结构的稳定性最好;同族构型中氨分子相距越远的结构能量越低越稳定.(NH3)2(H2O)3团簇中氨分子间形成的氢键平均键长较长,其次是氨与水分子间的氢键,水分子间的氢键平均键长较短,进一步证明氨分子问的氢键较弱,氨水分子间居中,水分间的氢键最强.     

CH2O2-M(M=HF,H2O)分子间氢键的理论研究

利用分子轨道从头算结合不同基组对二聚体CH2O2-M(M=HF,H2O)分子间氢键进行了理论研究,利用标准方法和均衡校正方法对二聚体进行了几何结构优化,振动频率和相互作用能的计算,利用了自然键轨道理论对氢键的本质进行了分析.研究结果表明,由于分子间π-氢键的形成导致了σ-氢键的弯曲,两个二聚体氢键相互作用能随着σ-氢键键长的增加而降低,并且两个氢键二聚体的相互作用能的贡献主要来自于σ-氢键.     

精氨酸侧链与生物小分子间离子氢键强度的快速计算

提出了1种快速模拟生物分子间离子氢键作用的新方法,并将该方法用于计算模拟带有1个正电荷的精氨酸侧链与甘氨酸二肽分子、碱基尿嘧啶分子、碱基胸腺嘧啶分子等中性分子间的N—H…O=C离子氢键相互作用.计算结果表明:新方法可以快速计算带电精氨酸侧链分子和甘氨酸二肽分子、碱基尿嘧啶分子、碱基胸腺嘧啶分子间形成的N—H…O=C离子氢键的平衡氢键键长和分子间相互作用能;得到的平衡氢键键长与从头计算MP2/6-31+G(d,p)方法得到的平衡氢键键长的绝对偏差均小于0.005nm;分子间相互作用能与从头计算MP2.5/CBS方法得到的分子间相互作用能的绝对误差均小于8.2kJ/mol,相对偏差均小于5.5%;在同等计算条件下,新方法的计算效率比从头计算方法快数千倍以上.这些结果表明新方法准确快捷,在生物大分子体系的分子模拟领域有潜在应用价值.     

CH_2O_2-M(M=HF,H_2O)分子间氢键的理论研究

利用分子轨道从头算结合不同基组对二聚体CH2O2-M（M=HF,H2O）分子间氢键进行了理论研究,利用标准方法和均衡校正方法对二聚体进行了几何结构优化,振动频率和相互作用能的计算,利用了自然键轨道理论对氢键的本质进行了分析．研究结果表明,由于分子间π－氢键的形成导致了σ－氢键的弯曲,两个二聚体氢键相互作用能随着σ－氢键键长的增加而降低,并且两个氢键二聚体的相互作用能的贡献主要来自于σ－氢键．     

NH_3·(H_2O)体系中氢键的理论计算

用量子化学密度泛函理论方法研究了NH3·(H2 O)体系中氢键特征 ,计算了不同基组条件下NH3·(H2 O)体系中氢键的键长 ,同时在Gaussian 3 (G3 )水平上计算了NH3·(H2 O)体系中氢键的键能和成键特征 ,得到NH3·(H2 O)体系中生成氢键有两种构象 .     

一种含多苯并咪唑配体的单核Zn(II)配合物的合成、Hirshfeld表面分析和量化计算研究(英文)

以多苯并咪唑配体(NTB)和ZnCl2为原料合成了一种新型单核金属配合物,[Zn(NTB)Cl]2·(ZnCl4)·4(CH3OH), (1).对化合物(1)进行紫外、红外吸收光谱、CHN元素分析和X-射线单晶衍射表征,结果表明：该化合物在三斜晶系P-1空间群结晶,晶胞参数a＝1.3874(2) nm,b＝1.4095(1) nm,c＝1.6214(2) nm;α＝86.440(3)°,β＝87.296(2)°,γ＝70.699(3)°,V＝2.9855(6) nm3;吸收系数μ＝1.520 mm－1,计算密度ρc＝1.504 mg·m－3,晶格中电子数F(000)＝1384,对于衍射强度I〉2σ(I)的9 770个可观测衍射点,残差因子R1＝0.0777, 权重残差因子wR2＝0.2068.晶体中堆积中,来自于两个配位阳离子[Zn(NTB)Cl]＋ 的各两个N—H…O和一个N—H…Cl氢键,以及来自于4个溶剂甲醇的O—H…Cl氢键作用将晶体结构中的各个组成离子连接起来形成复杂的三维网络结构.通过Hirshfeld表面分析对分子间作用进行讨论,表明化合物中分子间作用力主要来自于N—H…O氢键.通过密度泛函理论(DFT)RB3LYP/6-31G(d)方法对晶体结构中一个[Zn(NTB)Cl]＋单元进行了理论优化,并对其分子轨道、自然键轨道、mulliken电荷布局进行分析.Hirshfeld表面分析化合物堆积作用主要来自于N—H…O/Cl、O—H…Cl氢键作用,自然键轨道分析表明NTB三个—CH2—基团成键轨道与相邻的咪唑基的C—N反键轨道稳定化能较小,有利于配体形成Δ和Λ两周不同的空间构型,mulliken电荷布局表明三个苯并咪唑氮原子相连氢原子带有较强的正电荷(约0.28 a.u.),有利于氢键的形成.     

AB型14等电子体的电子结构及解析

用4-21G及6-311G以及在N、O、G、B、F原子上加有d-极化函数的基,对N_2及其等电子体NO~+、CO、CN~-、BF进行HFR-SCF能量梯度优化计算。当内坐标力达到5×10~(-11)牛以下时得优化键长。根据各稳定构型时MO的特征向量及能级次序讨论及解析:1)在用较小基组时,N_2的能级次序反常于O_2、F_2,构成双原子分子另一类MO能级次序,为E_(3σv)>E_(1πu);2)四个等电子体和N_2有相同能级顺序,其E_(5σ)和E_(1π)的差值将随两原子在周期表中位置距离拉大而增加;3)当用较大基组时,N_2的MO能级次序又重新倒置过来,于是窥见“头”对从头计算结果的影响。从而为MO理论在双原子分子中的应用提供一套全部是理论计算的数据。     

一种含多苯并咪唑配体的单核Zn(Ⅱ)配合物的合成、Hirshfeld表面分析和量化计算研究（英文）

以多苯并咪唑配体(NTB)和ZnCl_2为原料合成了一种新型单核金属配合物,[Zn(NTB)Cl]_2·(ZnCl_4)·4(CH_3OH),(1).对化合物(1)进行紫外、红外吸收光谱、CHN元素分析和X-射线单晶衍射表征,结果表明:该化合物在三斜晶系P-1空间群结晶,晶胞参数a=1.3874(2)nm,b=1.4095(1)nm,c=1.6214(2)nm;α=86.440(3)°,β=87.296(2)°,γ=70.699(3)°,V=2.9855(6)nm~3;吸收系数μ=1.520mm~(-1),计算密度ρ_c=1.504mg·m~(-3),晶格中电子数F(000)=1384,对于衍射强度I2σ(I)的9 770个可观测衍射点,残差因子R_1=0.0777,权重残差因子wR_2=0.2068.晶体中堆积中,来自于两个配位阳离子[Zn(NTB)Cl]~+的各两个N—H…O和一个N—H…Cl氢键,以及来自于4个溶剂甲醇的O—H…Cl氢键作用将晶体结构中的各个组成离子连接起来形成复杂的三维网络结构.通过Hirshfeld表面分析对分子间作用进行讨论,表明化合物中分子间作用力主要来自于N—H…O氢键.通过密度泛函理论(DFT)RB3LYP/6-31G(d)方法对晶体结构中一个[Zn(NTB)Cl]~+单元进行了理论优化,并对其分子轨道、自然键轨道、mulliken电荷布局进行分析.Hirshfeld表面分析化合物堆积作用主要来自于N—H…O/Cl、O—H…Cl氢键作用,自然键轨道分析表明NTB三个—CH_2—基团成键轨道与相邻的咪唑基的C—N反键轨道稳定化能较小,有利于配体形成Δ和Λ两周不同的空间构型,mulliken电荷布局表明三个苯并咪唑氮原子相连氢原子带有较强的正电荷(约0.28a.u.),有利于氢键的形成.     

1-羟基-2-萘甲醛分子基态和激发态的质子转移机制

基于密度泛函与含时密度泛函理论方法,研究1-羟基-2-萘甲醛(HN12)分子及分子异构体在基态和激发态的氢键动力学过程.结果表明:在基态的HN12分子被激发至第一电子激发态后,出现氢键键长变短及氢键中羟基的红外光谱红移现象;激发态分子内的质子可发生转移反应;异构体在激发态时不易发生逆向的质子转移反应,但在基态较易出现逆向的质子转移过程.即HN12分子及分子异构体在基态和激发态存在一个循环机制.     

咔唑及其衍生物的电子光谱的理论研究

采用DFT//B3LYP方法,在6-31G基组上对咔唑及其衍生物基态结构进行了优化.计算得到键长、键角、HOMO、LUMO能级.在基态几何优化基础上,用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了吸收光谱,并分析了取代基对咔唑的影响及变化规律.计算结果表明:取代基对键长、键角的影响很小;供电子基使得HOMO和LUMO轨道能量...     

Co_3（CO）_9（μ_3－PR）（R＝Li，H，OH，F）系列分子电子结构及规律探讨

用ＤＶ－Ｘα法计算了系列簇合物分子Ｃｏ３（ＣＯ）９（μ３－ＰＲ），Ｒ分别为Ｌｉ，Ｈ，ＯＨ和Ｆ．计算结果表明，簇合物分子轨道大体可分为四个占据轨道能级组．随着三桥合磷原子所带Ｒ基接受电子能力的增大，整体分子能级谱呈规律性降低．Ｃｏ－Ｃｏ特征键分子轨道的能级组较Ｃｏ－Ｐ键轨道能级组的能量高，且相对集中．当Ｒ拉电子的能力增加到如Ｆ原子时，两能级间隔为１．０４ｅＶ．作为催化剂，这种电子结构特征是较为有利的．另外，分子内三钴原子面上羰基的Ｃ－Ｏ键较面下三羰基键合要弱．     

N-(2-羟基苯亚甲基)苯胺衍生物分子内质子 转移取代基效应的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-31+G(d,p)水平上研究了N-(2-羟基苯亚甲基)苯胺衍生物分子内质子转移的取代基效应.结果表明:吸电子基引入后会让分子更加趋于平面构型,而供电子基取代后让分子发生了一定程度的扭转;吸电子取代基引入后减小了分子平面的电子密度,拉近了N_1-H_2距离,增强了分子内氢键的强度,降低了醇式到酮式的结构互变能垒.供电子取代基引入后增加了分子平面的电子密度,加大了N_1-H_2间距,减弱了分子内氢键的强度,使得质子转移能垒升高.对分子的前沿轨道研究表明醇式较酮式结构来说更易形成激发态,并且能隙随着吸电子能力和供电子能力增强变小,说明其生物活性变强.     

金属串配合物[CoMCo(dpa)4(NCS)2](M=Co,Ni,Pd,Pt)结构和自旋过滤性质研究

应用密度泛函理论B3LYP方法对金属串配合物[CoMCo(dpa)4(NCS)2](1:M=Co, 2:M=Ni, 3:M=Pd, 4:M=Pt; dpa=dipyridylamide)的成键性质和自旋过滤效应进行了研究,结果表明：配合物1的基态为二重态,Co36+金属链形成三中心三电子键(2nb1*0);而配合物2~4的基态均为反铁磁耦合单重态(AF态),对应的最低能量高自旋态(HS态)分别为三重态、七重态和七重态,单电子分布在两端Co原子上,[CoMCo]6+链具有三中心四电子键(2nb1*1)。由分子轨道能级图和PDOS图分析得到配合物1~4均具有自旋过滤效应,电子传输通道主要为-自旋nb轨道,与费米能级的距离大小为1234。电场作用下,1~4的高电势端Co2―N4键增长而低电势端Co3―N7键缩短,Co―M平均键长略为缩短,Co―M键增强;电场作用下金属原子的自旋密度和电荷密度变化很小,电磁性质稳定;电场作用下nb轨道分布仍保持沿金属轴方向离域,LUMO-HOMO能隙减小,有利于电子输运。     

NH3.(H2O)体系中氢键的理论计算

用量子化学密度泛函理论方法研究了NH3*(H2O)体系中氢键特征,计算了不同基组条件下NH3*(H2O)体系中氢键的键长,同时在Gaussian-3(G3)水平上计算了NH3*(H2O)体系中氢键的键能和成键特征,得到NH3*(H2O)体系中生成氢键有两种构象.     

1,2-二苯基-2-[(1-苯乙基)氨基]乙醇的性质研究

采用密度泛函理论方法在B3LYP/6-31G(d)水平上对1,2-二苯基-2-[(1-苯乙基)氨基]乙醇分子进行了量子化学计算,quantum chemical calculation获得了分子的轨道能、键长、键角和电荷分布的数据,得出1,2-二苯基-2-[(1-苯乙基)氨基]乙醇分子结构稳定,活性低,分子内难形成氢键的结论,为1,2-二苯基-2-[(1-苯乙基)氨基]乙醇分子晶体性质的研究提供了理论基础。     

MgO在外电场作用下的分子特性研究

在不同理论水平优化得到MgO分子的基态稳定构型,通过与实验值的比较,选取密度泛函B3LYP方法和6-311++g(d,p)基组对MgO在不同外电场(-0．015,-0.010,-0.005,0.005,0.010,0.015 a．u．)下分子基态的稳定电子结构进行计算,研究了外电场对MgO分子基态总能量、键长、偶极矩、能级分布、能隙、电荷分布及红外光谱的影响．结果表明,随着 Mg→O方向外电场的增加,分子键长、偶极矩和能隙递减,原子电荷也递减,总能量升高,频率及其红外强度递增;在外电场作用下,MgO基态分     

X…Y(X=LiF,H3N,H2O; Y=HF,LiF)复合物中锂键、氢键的理论计算

在CCSD(T)/cc-pVTZ水平下,对X…Y(X=LiF,H3N,H2O; Y=HF, LiF)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HFLiF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,LiF)、H2O…Y (Y=HF,LiF)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, LiF与X (X=LiF, H2O, NH3)的结合能更高;结合能从高到低依次为 LiF > NH3 > H2O. 红外振动频率分析表明HF与NH3、H2O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…LiF的Li-F键键长增加同时伸缩振动频率减少. 而LiF与H2O形成锂键后,键长增加0.016 ?,而Li-F的伸缩振动频率反而增加了2 cm-1 , 即蓝移锂键.     

AB型14等电子体的电子结构及解析

用4-21G及6-311G以及在N、O、C、B、F原子上加有d-极化函数的基,对N_2及其等电子体NO~+、CO、CN~-、BF进行HFR-SCF能量梯度优化计算.当内坐标力达到5×10~(-11)牛以下时得优化键长.根据各稳定构型时MO的特征向量及能级次序讨论及解析:1)在用较小基组时,N_2的能级次序反常于O_2、F_2,构成双原子分子另一类MO能级次序,为E_(3σg)>E_(1πu);2)四个等电子体和N_2有相同能级顺序,其E_(5σ)和E_(1π)的差值将随两原子在周期表中位置距离拉大而增加;3)当用较大基组时,N_2的MO能级次序又重新倒置过来,于是窥见“头”对从头计算结果的影响.从而为MO理论在双原子分子中的应用提供一套全部是理论计算的数据.     

C_(14)H_(11)N_3O_4的晶体结构及其钒酰、钴配合物的电子光谱性质

合成了配体水杨醛缩对硝基苯甲酰腙(H2L,C14H11N3O4),通过元素分析、红外光谱、电子光谱和X射线单晶衍射进行了表征.晶体属单斜晶系,空间群为P21/c,a=1.036 27(7)nm,b=1.361 52(9)nm,c=0.923 63(6)nm,β=99.530(2),V=1.285 2(2)nm3,Z=4,Mr=605.54,Dc=1.474 g.cm-3,μ=0.111 mm-1,F(000)=630,R=0.067 7,wR=0.211 4.晶体内每个H2L分子通过分子间氢键作用与相邻另一个H2L分子缔合成一个沿c轴方向的一维链状结构,O-N氢键键长为0.287 3(2)nm,O-H-N氢键键角为158.91°.通过电子光谱实验分析,其钒酰配合物VO(L)(CH3OH)(CH3O)的V原子为+5价.