从头算和RRKM理论研究O（1D）+trans-CH2FCH2F反应

运用MP2/6-311G(d,p)方法优化得到了O(1D)+trans-CH2FCH2F反应势能面上稳定点的优化几何构型和振动频率。精算的能量是在QCISD(T)/6-311++G(d,p)水平上得到的。RRKM(Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus)理论用来计算碰撞能在0-350 kcal/mol范围内通过中间体的微正则速率常数。计算得出,当碰撞能低于140 kcal/mol时标题反应的主要产物是HF和CH2F;碰撞能在140-350 kcal/mol时反应的主要产物是HF,CH2F和OH.在整个碰撞能范围内,HF和CH2F是主要产物。     

二聚体水分子的10种稳定结构的MP2方法研究

二聚体水体系是液态水分子体系中氢键存在的原型,目前对它的研究大多是关于其最稳定构型, 而忽略了势能面上的其它稳定结构. 本文在MP2/aug-cc-pVDZ理论水平下对二聚体水分子进行均衡(CP)校正梯度优化, 计算得到二聚体水分子势能面上的10种稳定构型, 并进一步计算得到了它们的相互作用能和偶极矩等重要性质. 结果表明, 具有Cs对称性的构型1最稳定, 其相互作用能ΔE为-4.47 kcal/mol;而具有C2h对称性的构型8最不稳定,其相互作用能ΔE仅为-1.15 kcal/mol.     

用模型势方法探索铵离子水团簇NH4+(H2O)n(n=1-6)的结构

对铵水团簇NH4+( H2O)n(n=1 -6),计算了模型势结构,并对所得结构做了高精度MP2/aug - cc - pvdz(简记为MP2/apvdz)局域优化.定量比较了模型势结构和MP2结构的各种键长,发现分子间的相互作用对分子内共价键影响很小.结果表明,我们得到的模型势最小能构型与实验结果和MP2结果一致,而且好于DFT和其它较低水平理论的结果.     

(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.     

NH3(H2O)5 氢键团簇的稳定结构

利用密度泛函方法(DFT/B3LYP)方法对经验势得到的NH3(H2O)5 团簇初结构进行结构优化和频率计算,最终得到B3LYP/6-311++G(d,p)水平上的20种稳定结构,再用Moller-Plesset二级微扰方法(MP2)计算这些结构的能量并加以比较.还计算了这20种构型的结合能、电子亲和势和电离能,展示了一些相关方面的性质.     

硼氢团簇B_(19)H_2~(0/-)的结构和性质的理论研究

利用量子化学密度泛函理论(DFT)研究了B19H0/-2的结构和性质。利用不同杂化泛函包括PBE0、TPSSh、B3LYP和X3LYP在6-311+G(d,p)基组水平上,对富硼硼氢团簇B19H0/-2进行了构型优化,得到一系列能量较低的构型,确定了B19H0/-2的最稳定结构均为平面Cs对称构型而不是长条状的平面双链带状结构。虽然它们与B0/-19的全局极小结构明显不同,但是可以由B0/-19相应的次稳定结构加氢生成。通过氢化热ΔE和吉布斯自由能ΔG的计算表明,氢化反应B0/-19→B19H0/-→B19H0/-2为放热反应,且B19H0/-2在热力学上均可稳定存在。另外,CsB19H-2(1)的ΔEGap为3.10eV,接近于C2vB-19(b)的3.13eV,预期极有可能被实验观察到。正则分子轨道(CMO)分析表明,最稳定结构CsB19H-2的离域π轨道与[10]环轮烯D10hC10H10和C2vB-19(b)的离域π轨道存在着对应关系,但CsB19H-2不具有芳香性。本文中在PBE0/6-311+G(d,p)水平下计算了阴离子B19H-2的垂直剥离能(VDE)和绝热剥离能(ADE),模拟了B19H-2的光电子能谱图(PES),以便于实验进行观测。     

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     

(NH3)2(H2O)4团簇结构的密度泛函理论研究

利用经验势得到(NH3)2(H2O)4团簇的初始结构,在初始结构的基础上利用DFT/B3LYP/6-31G(d)进行几何结构优化和频率计算.在此基础上挑选出稳定的构型利用DFT/B3LYP/6-311++G(d,p)进行优化.得到了(NH3)2(H2O)4团簇的16种稳定异构体,通过对这些异构体的键长,振动频率,偶极矩的研究,发现了结构对称性好,键长较短的构型能量较低,结构较稳定.     

无机苯二聚体(B3 N3 H6)2几何结构和结合能的MP2理论研究

采用从头算研究了无机苯二聚体(B3N3H6)2的几何结构和结合能.在MP2/6-311++G**电子相关水平上对(B3N3H6)2可能存在的π…π复合物、N(B)—H…π复合物及二氢键复合物进行了全自由度能量梯度优化.在优化构型基础上采用MP2/aug-cc-pVDZ方法计算了复合物的结合能,结果表明总能量的极小结构是B、N原子交错相对的平行堆积D3d构型,最不稳定的是B、N原子正对的平行堆积D3h构型.     

C6H5O─H…X分子间氢键的理论研究

在B3LYP/6-311++G(3df,2p)理论水平上,对C6H5O─H…X(X=H2O、HCOH、CH3COCH3、NH3、CH2NH、HCN)氢键体系进行几何结构优化与振动频率计算,利用计算所得的稳定构型,在相同基组水平上进行自然键轨道(NBO)分析,同时应用AIM 2000程序计算6个复合物中氢键临界点的拓扑参数.结果表明,C6H5O─H…X体系存在较强的O─H…O与O─H…N氢键,氢键的形成使H─O伸缩振动频率明显红移.氢键相互作用的稳定化能主要来源于O、N原子的孤对电子和电子受体C6H5OH中参与形成氢键的O─H反键轨道相互作用.AIM分析得到C6H5O─H…X复合物中氢键相互作用以静电作用占主导地位.     

镁(Ⅱ)-甘氨酸-水三元配合物结构和性质的理论研究

为认识金属离子的生物功能,采用CCSD/6-31++G**∥M06/6-31++G**理论方法系统研究了三元配合物[Mg(Gly)(H2O)n]2+的结构和性质.气相模型下得到的结果为:1)O,O双啮型两性甘氨酸的配位能力最强,比N,O双啮型中性甘氨酸的配位能力强37.6kJ/mol,比2个水分子强约60kJ/mol;2)与Mg2+配位时,O,O双啮型两性甘氨酸优先,结合能达到-669.1kJ/mol;随后4个水分子依次配位,结合能变化值递减,平均为159.1kJ/mol,此时配位键达到饱和数6,体系的结合能达到-1 305.4kJ/mol;3)第5个水分子可通过强氢键(键能为85.5kJ/mol)作用于体系得到次稳定构型,结合能为-1 390.9kJ/mol;也能插入到甘氨酸的O原子与Mg2+之间,取代甘氨酸的1个O原子与Mg2+形成配位键,导致甘氨酸变为单啮配体,这样得到的构型最稳定,结合能达到-1 393.1kJ/mol.液相模型下的构型结构与气相模型相比变化微小,能量次序与气相结果相同.     

CH3SH与HX(X=F,Cl,Br)间氢键复合物H3CHS…(H-X)n(n=1,2)的理论研究

对CH3SH与HX(X=F,Cl,Br)之间6种氢键复合物H3CHS…(H-X)n(n=1,2)的结构特征与本质进行了研究,在B3LYP/6-311++G**及MP2/6-311++G**水平得到了其二聚[H3CHS…H-X]及三聚[H3CHS…(H-X)2]氢键复合物的稳定构型.在MP2/6-311++G**水平下计算了经BSSE校正的复合物的结合能.在同类(二聚或三聚)复合物中,依F→Cl→Br的顺序,S…H键结合能减小,X-H键拉长程度逐渐增大,红移程度有减小的趋势.自然键轨道(NBO)分析表明,在6种复合物中,卤素原子的重杂化效应较小,存在着很强的n1(S)→σ*(H-X)及n2(S)→σ*(H-X)直接超共轭电子传递作用,使得σ*(X-H)的自然布居数增大,X-H键的电子密度减小,这些都是X-H键拉长和伸缩振动频率红移的因素.自然共振理论(NRT)计算和电子密度拓扑计算结果均表明X-H键被削弱,这和红外光谱计算的结论一致.     

[Ru(η5-C9H7){κ3(P,C,C)-PPh2(CH2CHCH2)}(PPh3)][PF6]异构化机制理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在6-31g**基组水平上研究了配合物[Ru(η5-C9H7){κ3(P,C,C)-PPh2(CH2CHCH2)}(PPh3)][PF6]的模型化合物[Ru(η5-C9H7){κ3(P,C,C)-PH2(CH2CHCH2)}(PH3)][PF6]的两个异构体1和2的相互转化机制.计算结果表明,从1到2活化能为11.81kcal/mol,1比2稳定,两者之间的能量差为4.63 kcal/mol.根据分子轨道对称性剖析了它们的相对稳定性.研究表明,异构体1比2稳定是由于1中的碳碳双键和金属之间能形成有效的反馈π键,增强了金属和碳碳双键之间的作用,而2中难以形成有效的反馈π键.     

从头计算理论预测:带有二级相互作用的双π-H键复合体H2O…C2H4…H2O的结构特征和氢键性质

使用从头计算方法、以较大基组（aug-cc-pVDZ）和二级微扰理论[thesecond-order Mφller—Plesset perturbation theory（MP2）level]对乙烯-（H2O）2复合体H2O…C2H4…H2O的结构特征和氢键性质进行了研究．通过几何优化计算得到了C1对称的、振动频率为实频的H2O…C2H4…H2O的优化几何，复合体H2O…C2H4…H2O的结构中存在着双π-H键和π形氢键，双π-H键和π形氢键的键长分别为RH-C-C2．427A和RO-H3．225A． 在CCSD（T）／aug-cc-pVDZ水平计算得到的H2O…C2H4…H2O的相互作用能是-3.88keal／mol.体系具有较大的电子相关效应-2．64kcal／mol、68％，较大的电子相关效应增大了体系的相互作用能．     

Zn(OH)_6~(4-)和Zn(H_2O)_6~(2 )系列配合物的电子结构

采用密度泛函理论(DFT)的B3PW91方法,在Lanl2dz、6-31G(d,p)、6-311 G(d,p)基组水平上对具有不同点群对称性的Zn(OH)46-及Zn(H2O)62 系列配合物的几何构型进行了全优化,并在B3PW91/6-311 G(d,p)水平上对前线轨道、振动频率等性质进行了分析。Zn(OH)64-系列配合物中具有D3d点群对称性的构型最稳定,Zn(H2O)26 系列配合物中具有Th点群对称性的构型最稳定。从体系能量角度考虑,Zn(OH)64-.6H2O体系比Zn(H2O)26 .6OH-体系稳定。通过振动分析得到的O—H键吸收峰在3816和1638cm-1位置处,Zn—O键的吸收峰在541和391cm-1位置处,与文献报道的实验数值相符,证明所采用的理论方法及基组适用于研究Zn(OH)64-和Zn(H2O)62 系列配合物的电子结构。     

CH2(X3B1)和C2H(X2∑+g)分子的结构与解析势能函数

运用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法在6-311 G**水平上,对基态CH2、C2H分子的结构进行了优化计算,得到CH2分子的稳定结构为C2υ构型,电子态为X3B1,平衡核间距RCH＝0.1079 nm、离解能De＝8.037 eV;C2H分子的稳定结构为C∞υ构型,电子态为X2∑g ,平衡核间距RCH＝0.1059 nm、R∞＝0.1211 nm、离解能De＝12.05 eV,用多体项展式理论推导了基态CH2和C2分子的解析势能函数,其等值势能图准确再现了基态CH2和C2H分子的结构特征及其势阱深度与位置.     

用RI-MP2、RIJCOSX-MP2方法计算分子间相互作用能

研究RI-MP2、RIJCOSX-MP2 2种快速MP2方法用于分子间相互作用能计算时的大小一致性和基函数重叠误差(BSSE)的均衡校正问题。选择H2O…H2O、CH4…CH4、CH4…C6H6、C6H6…C6H6和Guanine…Cytosine 5个典型体系,在Def2-TZVPPD基函数水平下进行计算,结果表明这两种快速MP2方法满足大小一致性,CP(Counter Poise,method)均衡校正法进行BSSE校正时,与传统MP2相比较,RI-MP2最大相对误差仅有0.6%,RIJCOSX-MP2达10.3%。说明RI-MP2方法的BSSE可以用CP方法校正,RIJCOSX-MP2用CP校正BSSE应慎重。     

OH-(H2O)n(n=1～8)团簇的量子化学研究

分别在B3LYP/6-31++G(d,p)、MP2/6-31++G(d,p)、MP2/aug-cc-pVDZ水平下,对OH-(H2O)n(n=1～8)团簇进行结构、二阶稳定化能、结合能等性质的研究,并进行电荷性质讨论,分析了上述稳定构象下的电荷分布和电荷转移.计算结果表明:对于氢氧根离子水团簇的结构、电荷转移、二阶稳定化能、结合能等性质,3种方法的计算结果多数比较接近,且氢氧根离子水团簇的结构、电荷转移、二阶稳定化能都与氢氧根离子的氧原子的配位数有关.OH-与第一壳层水分子形成的平均氢键长R-O…H,随着OH-氧的配位数的增加而增加.对于水分子数相同的团簇,第一壳层的平均角度θ-H…O…H、氢氧根离子总电荷与第一壳层水分子平均电荷的乘积qOH-×q-FW、氢氧根离子的电荷转移量的绝对值|ΔqOH-|以及第一壳层的平均二阶稳定化能E-ave(O…H)随配位数的增加而减小.     

氨水团簇(H2O)n(NH3)m的稳定结构

利用Hartree-Fock方法对氨水团簇(H2O)n(NH3)m(m n=6)的一些可能构型进行了结构优化和频率分析;进一步用MP2方法计算了这些优化结构的能量和结合能.通过构型体系能量和结合能的比较,得到了这些团簇的最稳定结构;在此基础上还计算了这些团簇的电离势、电子亲和势,对(H2O)n(NH3)m团簇体系的结构和性质的进一步研究是有益的.     

CH3CH2F与H反应机理的理论研究

用MP2理论方法对CH3CH2F与H的反应机理进行了理论研究,在MP2/6-311G(d,p)基组水平上计算了各驻点物种的构型参数、振动频率和能量,通过振动分析和内禀反应坐标计算,确认了每个过渡态.结果表明,在四条可能的通道中α-H提取反应是该反应的主要通道.