甘氨酸晶体结构和振动频率的密度泛函方法研究

用密度泛函理论(DFT)的BLYP、B3LYP、Hartree-Fock(HF)和MP2方法,在6-311 G**基组水平上,对甘氨酸的几何构型和红外光谱进行了研究,并与实验结果(晶体数据)作了比较,得出了以上方法在计算甘氨酸的几何参数和谐振频率与实验数据间的相关性:在优化几何参数方面,B3LYP方法优于其它方法;在计算振动频率方面,可以看出对HF方法,标度因子校正是必要的,在非校正的情况下,DFT方法优于MP2和HF方法.     

OCN2分子的光谱常数和非谐力场的从头算研究

基于密度泛函理论中的B3LYP,B3p86和B3pw91三种方法和二阶微扰(MP2)方法分别结合Dunning相关一致基组cc-pVnZ(n=D,T)和aug-cc-pwCVDZ对OCN_2分子进行了理论研究,在选定的方法和基组的理论水平下计算分子的平衡态结构参数,然后在此结构基础上在同样的理论水平下计算分子平衡态光谱常数以及非谐力场.将理论计算的平衡态几何结构、基态转动常数和离心畸变常数等与已有的理论数据和实验数据进行了比较,通过比较,发现B3PW91和B3P86方法计算该分子的光谱常数和非谐力场得到的理论数值比B3LYP方法的理论结果要好.同时对振转相互作用常数,三阶和四阶力常数、科里奥利耦合常数和部分离心畸变常数进行合理的预测.     

气相中亮氨酸单体构象的理论研究

在密度泛函(DFT)B3LYP/6-311++g(2d,p)水平上,优化了气相中亮氨酸单体的稳定构象,在密度泛函和多体微扰2种理论水平上,分别采用6-311++g(2d,p)和cc-pVQZ基组对单体的稳定构象进行了单点能计算.结果表明:密度泛函理论计算出的2个能量最低构象Ⅰb1和Ⅱb1与实验测出的2种构象一致.用QM/MM方法计算了第1种氢键类型下9种构象的构象能,能量最高的Ⅰa3构象比能量最低的Ⅰb1构象的能量高出大约20 kJ/mol,这种能量差异主要是由空间位阻决定的.对Ⅰb1和Ⅱb1构象,采用B3LYP和MP2方法,多种基组进行重新优化,通过比照实验的旋转常数,可以发现Ⅰb1构象用MP2方法优化得到的旋转常数与实验值较接近,而Ⅱb1构象用B3LYP方法优化得到的旋转常数与实验值更接近.     

双乙酰丙酮和1,10-菲咯啉的双核钯(Ⅱ)配合物的量子化学研究

采用B3LYP及密度泛函理论(Density Functional Theory, DFT)方法,在LANL2DZ和6-31G*基组水平上,对配合物[(phen)Pd(H-2diacac)Pd(phen)](PF6)2和二种配体的结构进行了优化.并将采用不同方法和基组的优化结果与X射线衍射实验数据对照.结果表明,桥联配体与Pd(Ⅱ)的作用较螯合配体更强,电荷由桥联配体向Pd迁移的电荷比螯合配体的多.同时证实了用量子化学方法优化含重金属原子的较大配合物体系的结构是方便可行的.而且DFT方法在此类计算中有更高的准确度,为日后进一步深入开展含有过渡金属原子的双金属配合物的理论研究提供了可靠的计算依据.     

基于吡啶羧酸的苯基-甲基苯并咪唑Ir(Ⅲ)配合物的TDDFT研究

通过系统的使用密度泛函及含时密度泛函理论(DFT/TDDFT)结合6-31G*基组及赝势基组Lan L2DZ,采用B3LYP方法对一系列Ir(Ⅲ)配合物进行理论研究,包括电子结构以及光谱性质等.其中配合物Ir-(pmb)3为现有蓝光配合物分子,而Ir-(Rpmb)2pic则是我们理论设计所得配合物分子,对其分子结构、电子结构以及最低单重态吸收光谱的计算均处于DFT水平,基态与激发态分子结构优化是在DFT/TDDFT/B3LYP/LANL2DZ水平下完成.计算过程中显示,Ir-(pmb)3配合物的计算结果数据与实验值吻合,理论设计所得配合物的发光颜色处于纯蓝光区域.此外,通过数据分析可以看出,配合物主配体的改变和吸电子基团的引入能够引起HOMO-LUMO带隙的变化,进而影响到发光颜色.     

甲烷水合物(可燃冰)结构-Ⅰ的分子间势能的量子化学研究

采用Hartree-Fork,4种DFT(BLYP,B3LYP,MPW1PW91,SVWN5)和MP2方法研究了甲烷水合物结构-Ⅰ的氢键和范德华能.甲烷分子取HF/6-31G(d,p)优化构型,水分子选用ST2模型.水分子间的氢键能Ebb(l)和甲烷-水分子间的范德华能Evdw(l)作为正十二面体边长l的函数,用HF/6-31G(d,p)和4种DFT方法做计算,保持水分子和甲烷分子的构型不变,在几个关键点上选用MP2方法做了计算.计算中选用6-31G(d,p)基组,分别用完全平衡校正和不完全校正法进行校正,这两种方法给出了基组重叠误差(BSSE)的上限和下限.DFT/B3LYP方法计算的氧-氧距离Ro-o=0.280 nm和碳-氧距离Rc-o=0.392 nm最接近于实验值0.282 nm和0.395 nm.所有计算方法(HF,DFT,MP2)都表明,甲烷水合物结构-Ⅰ是一个由超强氢键(30～36 kJ/mol)组成的稳定结构,其氢键能远大于水分子二聚体和冰Ⅰ4晶格中的氢键能((-22.6±2.9)kJ/mol和(-21.7±0.5)kJ/mol).这些数据为气体水合物的Lennand-Jones和Kihara势能函数提供了基本参数,可用于气体水合物的分子动力学模拟.     

氟代甲烷结构的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法对甲烷及氟代化合物的结构（采用6-31G（d,p）基组）作了计算,并与MP2方法计算值以及实验值比较,对C-H键、C-F键的键集居进行了分析,结果符合较好.     

用DFT和MP2方法研究原子簇NiB2,Ni2B2,Ni3B2,Ni4B2

为了考察不同方法、不同基函数对计算结果的影响,选择了原子簇NiB2,Ni2B2,Ni3B2,Ni4B2模型,用DFT(Lanlldz,Lanl2dz)和MP2(Lanl1dz,Lanl2dz)方法对其进行高水平的量子化学计算.结果表明:DFT方法和MP2方法的定性结果一致,计算结果存在一定差别,基函数对MP2方法的结果影响较小.     

用DFT和MP2方法研究原子簇NiB2,Ni2B2,Ni3B2,Ni4B2

为了考察不同方法、不同基函数对计算结果的影响,选择了原子簇NiB2,Ni2B2,Ni3B2,Ni4B2模型,用DFT(Lanlldz,Lanl2dz)和MP2(Lanl1dz,Lanl2dz)方法对其进行高水平的量子化学计算.结果表明:DFT方法和MP2方法的定性结果一致,计算结果存在一定差别,基函数对MP2方法的结果影响较小.     

NH3(H2 O)2氢键团簇稳定结构的理论研究

利用经验势与ab initio曲理论相结合的方法寻找团簇NH3(H2O)2的稳定结构.对由经验势所得的14个初始结构,进一步用I-IF、DFT和MP2理论,采用6-31 G(d,p)基组对它们进行几何优化,并在HF、DFI'和MP2理论水平下用6-311 G(2d,2p)基组对优化后得到的6种结构进行能量计算、频率分析,得到6种低能量的稳定结构.     

槲皮素分子的几何构型优化

 以槲皮素分子为例用DFT/B3LYP5种基组,HF3种基组,和AM1方法分别进行了结构全优化,并将优化结果与实验结构进行比较.就计算与实验数据的异同,基组与优化效果的关系,最低能量对照等作了分析,进而对非平面共轭有机分子的构型优化提出建议.     

甘氨酸分子的结构和振动频率的理论方法研究

用5种密度泛函、MP2和HF方法计算甘氨酸IP构型的几何参数和谐振频率，并与实验结果进行了比较，得出这些方法在计算甘氨酸的几何参数和谐振频率表现出的优越性关系：在优化几何参数方面，B3LYP方法优于其它方法；在计算谐频方面，标度因子校正是必要的，在非校正的情况下，DFT方法优于MP2和HF方法。     

磷原子团簇P7,P-7和P+7稳定结构的理论研究

用密度泛函理论的杂化密度泛函方法B3LYP,在AUG-cc-pVDZ水平上对P7,P 7和P-7团簇的稳定构型、电子结构和振动光谱等进行了理论研究,并与已有的理论结果做比较.通过对3种团簇稳定构型的局域自旋密度近似SVWN方法和MP2方法在AUG-cc-pVDZ水平上的计算,确证了正确的稳定构型.同时对2种密度泛函方法以及弥散基组的作用进行了比较和讨论.     

沙利度胺手性分子在非对称外电场作用下的光谱特性

用密度泛函理论B3P86和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法,在6-311++G(2df)基组水平上,计算沙利度胺(C13H10N2O4)手性分子第1~第8个激发态的激发能(ΔE)、跃迁波长和振子强度,并研究外电场对C13H10N2O4手性分子激发态性质的影响.结果表明,C13H10N2O4分子各激发态的ΔE随电场强度的增加而增加,即电子在有限外电场作用下不易被激发.     

环氧丙烷分子在非对称外场作用下的光谱特性

采用密度泛函理论中的B3P86方法及含时密度泛函理论(TD-DFT)方法, 在6-311++G(2-df-)基组水平上, 计算环氧丙烷分子前10个激发态的激发能、 波长和振子强度, 并研究外电场作用对环氧丙烷分子激发态的影响规律. 结果表明, 随着外电场强度的增大, 激发能急剧减小, 即外电场作用下的分子易激发和离解.     

对一些叠氮化合物的叠氮自由基键离解能的计算

用4个高精度的完全基组CBS(CBS-Q,CBS-QB3,CBS-Lq和CBS-4M),B3LYP/6-311G,B3LYP/6-311 G和MP2配合6-311G与6-31 G等多个不同大小的基组的计算方法,对HN3、CH3N3、C2H5N3、NCN3、C2H3N3和NH2CH2N3中离解掉叠氮自由基(·N3)时的键离解能进行计算.将计算的键离解能与实验值进行比较,发现B3LYP和4种完全基组计算方法都不能为这些叠氮化合物计算出满意的键离解能,而MP2方法,尤其配合6-31 G基组时,能够计算出与实验值吻合得很好的R—N3键离解能.因此,当计算这些中小型叠氮化合物中离解掉叠氮基的键离解能时,用MP2/6-31 G是一种可靠的计算方法.     

自由基C_4的ν_1,ν_2,基带在高温下的线强度

利用密度泛函B3LYP方法,在6-311g(d,p)基组水平上,对C4分子电子基态的几何构型、振动频率和转动常数进行计算.利用线性模型计算了C4分子的3ν+ν4-ν4振动的谱线频率,计算结果与实验值符合很好.在此基础上计算了C4分子较重要的两个跃迁带ν1,ν2的配分函数、谱线频率、跃迁线强度,并将其推到了2 000 K,3 000 K的高温,得到其在高温下的跃迁线强度及模拟光谱.这对于研究C4分子的高温光谱有一定的参考价值.     

卟吩结构的理论方法和基组效应

用考虑电子相关的MP2和2种DFT方法，在不同的基组下对卟吩结构全优化。结果表明，当使用MP2／3－21G方法时，仅考虑20个最外层占据轨道的电子相关，即可较好地描述卟吩的对称结构；而BPL／3－21G和B3LYP／3－21G方法也能正确描述其对称结构；其中后者更接近实验值，说明用同时考虑定域和非定域相关的B3LYP方法，比仅考虑定域相关的BPL方法有较高的计算精度。更大的基组对卟吩结构的描述并无大的改进。