马兜铃酸Ⅰ和马兜铃酸Ⅱ密度泛函理论研究

采用B3LYP、BP86及M06-2X方法,在6-311++G (d,p)水平上分别对马兜铃酸Ⅰ (AAⅠ)和马兜铃酸Ⅱ(AAⅡ)分子进行全参数优化.计算得到的结构参数与实验值符合的很好.在优化构型的基础上,用B3LYP/6-311++G (d,p)计算方法进行了电荷分析及前线分子轨道能级计算,并引入概念DFT活性指数分析,推测马兜铃酸Ⅱ(AAⅡ)的稳定性大于马兜铃酸Ⅰ (AAⅠ).本工作为马兜铃酸的深入研究与应用提供了较为详尽的参考资料.     

鲁米诺与异鲁米诺光谱学特征及发光机制的密度泛函理论研究

采用B3LYP、BP86和M06-2X方法,在6-311++G(d,p)水平上分别在气相、DMSO和水溶液中对鲁米诺及异鲁米诺分子进行全参数优化.在优化构型的基础上,用B3LYP/6-311++G(d,p)方法进行了电荷分析、模拟了IR光谱和NMR谱,并用TD-DFT方法模拟了UV-Vis光谱.研究结果表明:不同方法及不同溶剂对鲁米诺和异鲁米诺分子构型计算影响不大;鲁米诺的最大吸收波长大于异鲁米诺,其发光性能比异鲁米诺好;理论计算结果与实验值吻合得很好.     

胺基自由基绝热电离能的理论计算研究

采用密度泛函理论B3LYP、BB1K、MPW1K、MPWB1K、MPW1B95和耦合簇理论CCSD(T)方法,分别用6-31+G(d,p)、6-311+G(d,p)、6-311++G(2d,2p)、6-311++G(2df,2p)、6-311G(3df,3pd)和6-311++G(3df,3pd)6种基组对胺基自由基的绝热电离能进行了理论计算.研究表明,零点能校正和弥散基函数引入可以明显改善电离能计算结果,MPW1B95/6-311++G(3df,3pd)给出与实验非常相近的结果.MPWB1K计算结果普遍严重偏离实验值,不适合胺基自由基电离能的计算.     

水合锌（Ⅱ）离子团簇的量子化学研究

应用高水平的量子化学方法MP2/6-311＋＋G（2d,2p）//B3LYP/6-31＋＋G（d,p）,对气相中的[Zn（H2O）n]2＋（n=1-9）团簇进行研究,优化几何构型,计算了其最稳定构象的结合能及振动频率.结果表明,当n=1-6时,离子与第一水合层中氧原子的平均距离RZn-O逐渐变长;而当n=6-9时,RZn-O却逐渐变小.同时,随着配位水分子数的增加,连续结合能逐渐减小,Zn2＋及第一水合层中氢原子上的正电荷逐渐减小,而第一水合层氧原子上的负电荷变化不大,表明水合分子的电荷极化主要表现为从Zn2＋到H原子的电荷转移.     

水合锌（Ⅱ）团簇Zn2+（H2O）n（n=10~12）的理论化学研究

应用高水平量子化学方法 MP2/6-311++G(2d,2p)//M062X/6-311+G(d,p)对气相中的Zn2+(H2O)n(n=10~12)团簇进行优化,获得其多种稳定结构,计算并比较不同Zn2+的配位数下的结合能及电荷分布.结果表明:当n=10~12时,Zn2+的配位数可以为4、5或6,其中最稳定结构的Zn2+配位数为5或6.随着水分子数的增加,体系最稳定结构的氢键数和离子与内层水分子中氧的距离RZn-O都在不断增加.     

四元环芳香体系N2S2的量子化学计算研究

在UB3L YP／6-311 G(d，P)、UB3L YP／6-311 G(3df，2p)、UB3L YP／AUG-CC-PVTZ，UQCISD／6-311 G(d，p)水平优化得到了N2S2单、三重态的平衡几何构型，发现单重态N2S2为能量最低的稳定分子。用优化的最稳定单重态N2S2结构在UB3L YP／6-311 G(d，p)／／UB3L YP／6-311 G(d，P)，UB3L YP／6-311 G(3df，2p)／／UB3L YP／6-311 G(3df，2p)计算同键反应芳香性稳定化能(HASE)。用基团加和法(group increment approach)在UB3L YP／6-311 G(d，P)／／UB3L YP／6-311 G(d，P)和UB3L YP／6-311 G(3df，2p)／／UB3L YP／6-311 G(3df，2p)水平计算磁化率增量(A)，计算结果表明N2S2分子的键长发生了平均化。同键反应芳香性稳定化能和磁化率增量均为负值．表明N2S2具有芳香性．实现了N2S2分子芳香性的几何、能量和磁性的判定．     

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.     

锗亚胺及其相关分子的密度泛函计算研究

在B3LYP/6-311++G(d,p)、B3LYP/6-311++G(3df,2p)和B3P86/6-311++G(3df,2p)水平优化计算了锗亚按、磷杂烯、磷杂锗烯和砷杂硅烯以及标题物质子化正离子的平衡几何构型.用优化计算的平衡几何构型,在B3LYP/6-311++G(3df,2p)//B3LYP/6-311++G(3df,2p)计算了各标题物的旋转势垒.在B3LYP/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-311++G(d,p),B3LYP/6-311++G(3df,2p)//B3LYP/6-311++G(3df,2p)和B3P86/6-311++G(3df,2p)//B3P86/6-311++G(3df,2p)计算了各标题物的质子亲和能,质子化反应自由能(ΔG 298)和质子化反应的焓变(ΔH 298).计算结果表明标题物有较强的π键和负值较大的质子亲和能、ΔG 298和ΔH 298,有稳定的质子质子化正离子产物.计算的旋转势垒标表标题物分子有比较强的π键,质子化正离子的π键比对应的中性分子强.     

新型三重态硅烯的理论研究

应用密度泛函理论方法研究了8种新型含氮杂环卡宾单元的硅烯,在M06-2x/6-311+G(d,p)水平上计算了它们的单重态及三重态的结构,在QCISD/6-311++G(d,p)水平上计算了单点能量.结果表明,这些硅烯的三重态能量比单重态能量低,基态为三重态.引进氮杂环卡宾骨架能够提高三重态硅烯的稳定性.     

Cu(CH3COO)2分子的解离及其产物合成CuCrO2分子

研究醋酸铜Cu(CH₃COO)₂分子的解离过程及其解离产物与三氧化二铬Cr₂O₃合成CuCrO₂的微观过程.采用CCSD(T)6-311++G(d,p)和M06-2x/6-311++G(d,p)方法分别计算反应物醋酸铜Cu(CH₃COO)₂分子单点能和频率,并计算反应物受热分解的过程,寻找解离的过渡态.最后研究了分解产物Cu₂O和Cr₂O₃合成铬酸铜CuCrO₂分子.     

几种醇类阳离子的密度泛函理论研究

用B3LYP方法及6—31G（d,P）、6—31＋G（d,p）、6—311G（d,P）和6—311＋G（d,P）基组,对若干醇类阳离子CH3OH＋、CH3CH2OH＋和CH3CH2CH2OH＋做了理论研究,优化了它们的电子基态的结构,计算了对应分子的垂直电离势（VIP）和绝热电离势（AIP）．结果表明,这些离子的对称性与对应分子相同;自然布居分析计算表明,这些离子的正电荷主要分布在各H原子上;B3LYP／6—3ll＋G（d,P）级别上计算的各分子的VIP值和实验值符合得很好．     

脯氨酸-水二聚体分子间相互作用的理论研究

在B3LYP/6-311＋G（d,p）水平下优化得到了脯氨酸-水二聚体势能面上的4种低能优化构型。利用MP2/6-311＋G（d,p）方法计算脯氨酸-水二聚物平衡结构的偶极矩,原子电荷布居和分子间相互作用能。经BSSE校正后的相互作用能依次增强的顺序为Ⅳ〈Ⅱ〈Ⅰ〈Ⅲ,最稳定结构Ⅲ的相互作用能为-33.74 KJ/mol。     

HCNO＋OH反应机理的理论研究

为揭示HCNO与OH自由基反应的微观机理,采用密度泛函理论（DFT）在B3LYP／6—311G（d,P）水平上对该体系可能出现的7个反应通道上各反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型进行了搜索、几何全优化和振动分析验证,并在QCISD（T）／6-311G（d,P）水平上进行了能量校正．计算结果表明：各反应通道均为多步过程,反应的主产物为H2NO＋CO和HCO＋HNO,它们分别经历通道3和通道7而最后生成．     

二氯卡宾消耗臭氧的反应机理研究

采用密度泛函理论对单重态势能面上的二氯卡宾1 CCl2与臭氧1 O3反应的微观机理进行了研究.在B3LYP/6-311G(d,p)水平上全参数优化反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,同时使用内禀反应坐标(IRC)在同一水平上对过渡态与中间体之间的联系进行了确认,并且在QCISD/6-311G(d,p)水平上计算了各驻点的单点能.研究得到1 CCl2与1 O3反应的8种产物通道,即P1(Cl2CO+1 O2)、P2(CO2+ClClO)、P3(CO3+Cl2)、P4(CO+ClOOCl)、P5(CO2+ClOCl)、P6(v-CO2+ClOCl)、P7(ClCClO+1 O2)和P8(COO+ClOCl),其中通道P1(Cl2CO+1 O2)是最主要的产物通道,通道P2(CO2+ClClO)、P3(CO3+Cl2)、P4(CO+ClOOCl)对反应体系的产物贡献依次减小,而通道P5(CO2+ClOCl)、P6(v-CO2+ClOCl)、P7(ClCClO+1 O2)和P8(COO+ClOCl)很难生成.     

幻数铵离子水团簇NH4^＋（H20）20的结构和振动谱研究

采用Hartree—Fock方法和6—31G（d）基组对由经验势得到的幻数铵离子水团簇NH4^=（H20）20的17稳定构型进行了结构优化和频率计算，然后对优化所得结构在B3LYP／6—311＋＋G（d，p）水平上计算了单点能．通过比较结合能，笔者发现NH4^＋离子位于团簇中心的结构比其位于表面时更加稳定，两种结构能量的差值在1—5kcal／mol范围内．同时红外谱计算表明，中心结构与表面结构相比，伸缩振动区域较窄，并且最强振动峰发生了红移．     

氟代次甲基与氧气的反应机理研究

在B3LYP/6-311G(d,p)水平上研究了CF自由基与O2反应的微观机理.对反应势能面上的各反应物、过渡态、中间体和产物的几何结构进行了全参数优化,且在QCISD/6-311G(d,p)水平上计算了它们的能量.研究发现CF+O2反应在高温过程中重要,有3个产物通道,即F+CO2、FCO+O和FO+CO,其中最有竞争力的通道为F+CO2,其次为FCO+O通道,FO+CO通道可能难发生.与CH+O2反应比较发现两者有相似的地方,如第一步都是CX(X=H或F)自由基进攻O2分子中的一个氧原子形成链状过氧化物XCOO.两反应机理也存在很多不同之处,如HCO+O和FCO+O通道的形成过程有很大的不同;两反应速率也相差较大.CH+O2反应快,CF+O2反应慢.     

氟、氯原子与甲烷反应的从头算直接动力学研究

用MP2方法对F、Cl原子与CH4的反应进行了研究.反应物、产物和过渡态的几何优化和振动分析在MP2/6-311＋G（d,p）水平下进行,反应路径的势能分析在CCSD（T）/6-311＋G（3df,2p）水平上对MP2/6-311＋G（d,p）优化的几何结构进行单点能校正.用传统过渡态理论和正则变分过渡态理论,并考虑小曲率隧道效应计算了正向反应的速率常数.     

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。     

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。