量子化学法研究香豆素的电子结构与光化学性质

结合HF、B3LYP、MP2、M06x等不同的经典量子化学方法,在6-311++G(d,p)水平上计算了香豆素分子的电子结构,并对分子的几何构型、IR光谱、静电荷布居等进行了详尽的分析,结合前线轨道理论探究了分子的反应活性和光化学性质。结果表明:香豆素分子以接受电子为主,双平面型环的共用碳原子为分子的活性位点;分子的ΔE_(L-H)=5.49eV,荧光发射光谱主要集中在292.5nm处,表明其具有良好的光化学性质。通过计算比较发现,B3LYP方法在分子几何构型优化和光谱模拟方面有独特的优势,M06x方法的精度次之,而HF方法获得的结果较差。     

双酚A与双酚B的结构与性质量化

利用量子化学密度泛函理论,采用B3LYP方法在6－311++G(d,p)水平上计算了双酚A的分子结构和电子结构.对双酚A的几何构型、键级、光谱、净电荷布居等进行分析,结合前线轨道理论研究了分子的稳定性和反应活性,同理推导了双酚B的相关性质.利用不同的计算方法研究2种分子的热力学性质,同时给出不同温度的热力学性质参数.     

α-氨基酸癸胺衍生物缓蚀性能的理论评价

采用量子化学计算和分子动力学模拟相结合的方法,在液相条件下对2-氨基-N-癸烷-3-(4-羟基苯基)丙酸(A)、2-氨基-N-癸烷-乙酰胺(B)、2-氨基-N-癸烷-丙酸(C)和2-氨基-N-癸烷-3-甲基-丁酰胺(D)4种缓蚀剂分子抑制盐酸对低碳钢腐蚀的性能进行理论分析,考察其前线轨道能量、全局反应活性参数、Fukui指数、重原子对前线轨道的贡献,计算缓蚀剂分子与金属Fe(001)表面的吸附能。结果表明:缓蚀剂分子A具有最强的反应活性;缓蚀剂分子B拥有较高的局部反应活性,C次之,D最小;缓蚀剂分子与金属表面的结合力由强到弱依序为A、B、C、D;4种缓蚀剂分子的缓蚀性能由高到低依次为A、B、C、D,缓蚀性能与实验数据相吻合。     

顺式环氧琥珀酸的结构和性质的理论研究

采用DMol3程序对顺式环氧琥珀酸(ESA)的结构和相关性质(振动频率、热力学性质、反应活性及稳定性)进行了理论研究.得到了分子的几何优化构型和各原子上的电荷分布以及前线分子轨道能级.计算结果表明:ESA分子容易得到电子,且环氧基上氧原子是亲电反应的作用点.     

4种菁染料化合物结构和性能的密度泛函理论研究

运用量子化学的密度泛函方法，在B3LYP／6－31G水平下全优化计算了近期合成的正离子型菁染料与相应中性化合物的分子几何型和电子结构，由前线分子轨道理论提供了反应的活性原子和活性键。此外，还通过ZINDO／S计算得到了它们的紫外光谱。联系实验事实和有机电子结构理论对计算结果进行了讨论。4种标题物的紫外光谱λmax的计算值、实测值以及前线轨道能级差值（△E)三者之间呈现一致的大小排序。     

芦竹碱分子的密度泛函理论研究

用密度泛函理论,在B3LYP/6-311+G(d,p)水平上优化了芦竹碱分子的结构,给出了分子的键长、键角、二面角等参数,并对其进行了前线轨道分析和自然电荷分析,揭示了前线轨道、电荷分布与反应活性之间的关系.     

衣康酸酐的结构和性质的理论研究

采用DMol3程序对衣康酸酐的结构和相关性质(振动频率、热力学性质、反应活性及稳定性)进行了理论研究,得到了分子的几何优化构型和各原子上的电荷分布以及前线分子轨道能级。计算结果表明:衣康酸酐分子容易得到电子,且酸酐氧基上氧原子是亲电反应的作用点。     

取代肉桂酸异构体的稳定性和二阶非线性光学性质的DFT研究

采用量子化学B3LYP/ 6-31G*方法对6种取代肉桂酸异构体分子的几何构型进行优化,通过计算比较了其稳定性、前线分子轨道和二阶非线性光学(NLO)系数.结果表明:肉桂酸异构体分子Ⅰ-Ⅵ中,-NH2和-NO2与甲氧基处于间位的异构体最稳定;前线分子轨道能级差顺序为ΔEg(Ⅰ) >ΔEg(Ⅱ)>ΔEg(Ⅲ)和ΔEg(Ⅳ)<ΔEg(Ⅴ)<ΔEg(Ⅵ);6个肉桂酸异构体分子的|βμ|值与典型共轭有机分子相似,表现出良好的二阶NLO活性.由于甲氧基与引入基团的给、吸电子性质相互作用,-NH2和甲氧基处于邻位的异构体二阶NLO系数最大,而-NO2和甲氧基处于对位的异构体二阶NLO系数最大.     

含有dithiole-2-one的苯并噻吩基乙烯化合物光致变色反应的溶剂效应

采用B3LYP/6-311G方法及溶剂效应中的极化连续模型,对含有dithiole-2-one的二苯并噻吩基乙烯化合物(BTDO)进行了理论计算研究.并运用TD/B3LYP/6-311G方法计算了其电子吸收光谱,得到的最大吸收波长与气相中所得到的实验值相吻合;研究还发现第一激发三重态对应的是分子的HOMO→LUMO(π→π*)电子跃迁.通过分析其前线分子轨道,解释了不同溶剂下吸收光谱的差异.     

三元团簇X_3(X=S,Se,Te)的结构与芳香性(英文)

使用B3LYP,MP2和CCSD(T)3种方法研究了三元团簇X3(X=S,Se,Te)的几何结构,振动频率,原子化能和总能量.计算的核独立化学位移(NICS)指出在三元结构上存在强的电子环流.详细的分子轨道分析指出有一个高度离域化的σ和一个π分子轨道,它们在多重芳香性中有重要的作用.     

基态HCO分子的结构与势能函数

采用B3LYP密度泛函方法计算优化出HCO分子基态的结构参数,离解能和力常数。用多体项展式理论导出基态HCO分子(2A’)的解析势能函数,其势能面正确地复现出HCO分子的平衡结构特征。     

菊糖同分异构体活性的密度泛函研究

采用密度泛函(DFT)中B3LYP方法,在6-311+G(d,p)基组水平上对葡萄糖、吡喃型果糖、呋喃型果糖、D-万寿菊糖进行了几何构型优化、频率分析、红外光谱、自然电荷布居、NBO分析、分子能量及前线轨道能级计算,推导出分子的稳定性顺序为:呋喃型果糖吡喃型果糖葡萄糖菊糖.引入概念DFT活性指数分析表明菊糖分子的化学势μ数值大、化学硬度η小、亲电指数ω大,表明了它具有特殊的活性.Fukui指数扫描表明菊糖分子中C2原子具有较大的给电子能力,是整个分子的活性中心.抗氧化能力的EBDE数值计算表明2-H最容易断裂,其数值是为94.65 kcal·mol-1,远小于它的绝热电离势,这可为解释菊糖分子的抗氧化活性做合理的理论指导.     

密度泛函理论计算Kubas作用:V(H_2)_n~+(n=1～6)的吸附能

采用Gaussian 09和DMol3软件在不同方法下对V(H2)+n(n=1~6)的结构与H2的连续吸附能进行了理论计算,并与实验结果进行了比较.所有方法下的优化结构都很相似.应用Gaussian 09软件包时,在我们所考虑的15种密度泛函方法中,3种泛函TPSS、CAM-B3LYP和PBE1PBE在计算连续吸附能时最为准确可靠,WB97XD也能得到较好的结果,B3LYP的计算结果仅次于WB97XD.微扰理论的MP2方法与实验值相差很大.零点能校正对吸附能影响较大,但基组重叠误差校正对吸附能的影响较小.应用Dmol3软件时,最好的结果由B3LYP/DNP方法得到.     

甲酸分子内质子转移过程的分子轮廓的动态变化

在MP2/6-311+G(d,p)水平下,获得甲酸分子内质子转移反应的过渡态,并在MP2/6-31G(d)水平下,研究了该反应的反应路径(IRC).沿着IRC反应路径选取了9个特征点,使用MELD精密从头计算中的CISD/3-21+G(d,p)方法,结合我们自编的分子形貌程序,绘制了甲酸的分子形貌以及其分子界面的特征轮廓,定义和计算了分子形貌轮廓参数[包括分子形貌轮廓(R)以及电子密度(ED)],比较了各原子端轮廓值与孤立原子半径的相对大小,反映了甲酸分子形貌轮廓的动态变化,以及该反应过程中电子密度的变化.生动形象地展现了甲酸分子内质子转移过程中的空间和前沿电子密度的动态变化信息,清晰地再现了电子的转移过程.为该反应,提供了一种微观认识.     

CFCl3与O3分子间相互作用的二级Mφiler—Plesset微扰理论研究

通过在二级Mφller-Plesset微扰理论MF2／cc—pVTZ电子相关校正水平,对CFCl3和03分子间可能存在的复合物进行全自由度能量梯度优化,得到2种稳定的几何结构A和B,用MP2／aug-cc—pVTZ方法计算出其结合能△E^CP分别为-2．39kcal·mol^-1和-2．29kcal·mol^-1,LMOEDA定域轨道能量分解分析表明其中色散能占主导。     

乙氰溶液中N—NO2键离解能的理论研究

利用B3I，YP、B3PW91、B3P86、B1I。YP、BMK、MPWB1K、PBE0、CBS-4M和M062X方法结合6-311＋G（2d，p）基组计算了N—N02键离解能。将计算结果与实验值进行比较，结果表明BMK和B3P86方法与实验结果吻合较好，平均绝对偏差分别为2．0kJ／mol和6．3kJ／mol。B3I。YP、B3PW91、B1LYP、MPWBlK和PBE0方法的计算结果比实验值低，且B3LYP、B3PW91、B1LYP、M062X和CBS-4M方法的计算结果得到的平均绝对偏差和最大偏差都比较大，因此不能准确计算N—Nitrosulfonamide的N—N02键离解能。利用BMK／6—311＋G（2d，p）方法进一步研究了N—Nitrosulfonamide化合物的取代基效应。自然键轨道分析表明在lpNl-BD。（O1→N2）的E和Hammett常数之间，键离解能和lpN1→BD’（O2-N2）的P”之间都存在较好的相关性。     

Al_（13）中性正负离子团簇的理论研究

采用第一性原理的全势能线性Muffin-Tin轨道组合分子动力学方法对Al13,Al13＋,Al13-团簇进行了理论计算。得到了Al13,Al13＋,Al13-团簇的基态结构及其一系列的亚稳态结构。Al13和Al13-的基态结构是略有畸变的二十面体,而Al13＋的基态结构是Al13的一个亚稳态结构。发现Al13-基态结构的态密度与试验的结果符合的很好。对这些结构的能量,键长和最高占据态与最低占据态的能量间隔做了讨论。     

配合物(AP)Ge(Ⅱ)的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31+G(d)方法优化得到了配合物(AP)Ge(Ⅱ)的几何结构;通过自然键轨道(NBO)分析,得到各原子的电荷分布;对配合物(AP)Ge(Ⅱ)的前线分子轨道进行了分析;通过振动分析得到红外(IR)谱图,并对计算得到的振动频率进行归属和解析;运用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法对该化合物的电子吸收光谱进行了计算.     

密度泛函算法中基组效应对SiOSi链节的结构、能量和非共价键作用的影响

以二硅氧烷（H3 SiOSiH3）为聚硅氧烷中SiOSi骨架的模型分子，以它与水分子形成1∶1氢键复合物作为Si-OSi骨架参与非共价相互作用的模型分子，对二重裂分基组6-31G和三重裂分基组6-311G与不同极化函数和弥散函数组合下对二硅氧烷的几何结构、SiOSi线性化能垒及其非键相互作用的预测能力进行了测评。以B3LYP算法来测试基组效应对几何结构和SiOSi线性化能垒的影响，以PBE1PBE算法来考查基组对非共价相互作用的影响。结果表明：1）二硅氧烷的几何结构与线性化能垒对角动量的依赖性较强，至少要使用（3df ，p ）以上的角动量才会达到收敛；2）二硅氧烷的非共价相互作用同样也要使用（3df ，p）以上的角动量才会达到收敛，同时需要包含零点校正能才能得到合理的结合能，但基组叠加效应对结合能的影响则可忽略。     

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.