脂肪族聚酰胺振动光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论DFT-B3LYP方法,在6-31G基组水平上对3种脂肪族聚酰胺尼龙2(PA2),尼龙4(PA4)和尼龙6 (PA6)的低聚物OA2,OA4和OA6构型进行优化,得到基态稳定构型;在优化构型基础上计算了分子振动谐性力场,并对理论谐性力场进行了简正坐标分析,得到了低聚物红外光谱及拉曼光谱,用标度因子0.96对计算频率校正。对照实验值,根据振动模式对其特征峰进行了指认。并讨论了由不同长度亚甲基链组成的聚酰胺对振动光谱的影响。     

用密度泛函理论研究非诺贝特的构象和振动光谱

采用密度泛函B3LYP方法在6-31G*水平上对降血酯药物非诺贝特的构象和振动光谱进行了研究,得到了非诺贝特分子的平衡结构参数,并同文献中报道的非诺贝特晶体结构进行了比较,计算了目标分子在平衡构型下的振动基频和强度,计算结果表明,能量最低的构象其构型参数与实验值吻合最好,键长和键角分别只相差0.0123 A和1.52°,计算得到的红外图谱与实验结果相吻合,根据DFT计算的振动模式和IR光谱强度值对目标分子的实验振动基频进行了合理的指认和解释.     

盐酸克伦特罗的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-31g(d)基组水平上对盐酸克伦特罗分子的结构特点和红外光谱进行了研究。研究发现,按照形成光谱的分子振动模式的不同,可将盐酸克伦特罗分子的红外振动光谱划分为(0~400)cm~(-1)、(400~1240)cm~(-1)、(1240~2300)cm~(-1)和(2300~4000)cm~(-1)四个区域,与其它区域中谱线的强度相比,(1240~2300)cm~(-1)区域的谱峰较强。此外,光谱中出现的谱线的数量要远小于简正振动的数目,分析认为这主要是由部分振动模式没有引起分子偶极矩的变化和存在简并现象等原因造成的。最后还对谱峰位置进行了指认。     

用密度泛函论分析X-CH2-CH2-X(X=H,CH3,OH,NH2,SH,F,Cl,Br,I)的构象

为了研究X-CH2-CH2-X(X=H,CH3,OH,NH2,SH,F,Cl,Br)的构象,采用密度泛函理论的量子化学计算方法,扫描其势能面,分析其典型构象,一一得出稳定构象,并分析了最影响其稳定构象的原因.结果表明,对于正丁烷、1,2-二氯乙烷、1,2-二溴乙烷和乙二巯醇,对位交叉构象最稳定,影响其最稳定构象的主要因素是空间作用;对于乙二醇,乙二胺,邻位交叉式为其最稳定的构象,该构象稳定的主要因素是分子内氢键;偶极-偶极相互作用导致1,2-二氟乙烷的最稳定构象是邻位交叉式;超共轭作用导致乙烷的最稳定构象为对位交叉.用理论化学计算,可以确定分子的最稳定构象,应从多方面分析影响分子最稳定构象的原因.     

氧分子O_4的结构与性能的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT中的B3LYP方法,在LANL2DZ基组水平上对On0,±(n=2～4)分子的各种可能构型进行了几何结构优化,预测了它们的基态构型,并对O40,±分子基态结构的能量、振动光谱和芳香特性进行了理论研究.结果表明:O4分子的基态结构为对称性为D2d的非平面的四边形,阴阳离子的基态结构都为对称性为D4h的平面正四边形;O4具有芳香性,O4和O4+具有反芳香性;O40,±分子的基态结构均具有红外活性和拉曼活性;红外光谱均出现1个较强的振动峰,拉曼光谱中O4、O4+、O4-分别有4个、3个和1个较强的振动峰.     

Emim-R离子液体气相结构与光谱的密度泛函理论研究

应用B3LYP/6-31G(d)方法研究了气相状态下一系列复杂阴离子BF_4~-、AlCl_4~-、PF_6~-、NO_3~-、CF_3COO~-、CF_3SO_3~-、HSO_4~-及其与阳离子[Emim~ ]形成的离子液体[Emim]BF_4、[Emim]AlCl_4、[Emim]PF_6、[Emim]CF_3COO、[Emim]CF_3SO_3、[Emim] HSO_4、[Emim]NO_3的结构和红外光谱,分析了阴阳离子的结合方式及其相互作用。[Emim]BF_4和[Emim]PF_6的计算结果与前人的计算结果及实验观测值符合得较好。研究发现含有O原子的阴离子与阳离子的相互作用比其它的阴离子都强,其中NO_3最强。     

密度泛函理论和从头计算法研究环戊二烯衍生物气态酸度及其取代基效应

用B3LYP／6-311G(2df,p)／／B3LYP／631 G*和MP2／6-311G(d,p)／／B3LYP／6-31 G*方法准确地预测了9个系列的环戊二烯衍生物(R=CN,CF3,CHO,C283,F,SiH3,H,CH3,OH,NH2)的C-H键的酸度。环戊二烯衍生物气态酸度的范围从284.9 kcal／mol (化合物5a)到357.24kcal／mol(化合物7j),分析取代基的电性、数量以及位置的影响得到了9个QSAR方程。这些数据有助于我们设计以及合成一些有机酸,并有助于深刻理解相关反应中环戊二烯衍生物的性质。     

新型咔唑衍生物密度泛函理论的研究

运用量子化学中的密度泛函和含时密度泛函理论法,计算1种新型咔唑衍生物,以探讨其几何构型、电子结构、前线分子轨道和电子光谱性质。计算结果表明当2-(4-吡啶基)乙烯基的反式构型与咔唑环作用时比顺式稳定,引入取代基后使化合物的HOMO和LUMO之间的能隙降低,吸收光谱红移。电子被激发时,电子从咔唑环向吡啶环转移,说明新型咔唑类化合物具有很好的光学性能,可以作为空穴传输材料。     

煤基富勒烯电子性质和非线性光学性质的密度泛函理论研究

使用基于密度泛函理论的量子化学计算方法对煤基富勒烯进行了研究。重点关注由氮和硅掺杂C₆₀形成的杂化富勒烯结构。计算了这些杂化富勒烯的几何结构、稳定性、电子结构、介电常数和非线性光学性质并与未掺杂富勒烯相比较。研究发现,氮掺杂富勒烯失电子能力增强而硅掺杂富勒烯得电子能力增强。此外,根据计算结果可知掺杂可使富勒烯介电常数增大。对煤基富勒烯的非线性光学性质进行了探讨,发现氮掺杂富勒烯和硅掺杂富勒烯均具有比未掺杂富勒烯明显大的三阶非线性光学系数。     

乙炔基双二茂铁丙烷衍生物的密度泛函理论研究

为揭示取代基对金属有机化合物乙炔基双二茂铁丙烷电子结构的影响,采用密度泛函理论方法模拟计算了乙炔基双二茂铁丙烷及其2个衍生物苯炔基双二茂铁丙烷及二茂铁炔基双二茂铁丙烷的电子结构、前线轨道、电离能(IP)以及电子亲和势(EA),并讨论了取代基对化合物能级和能隙的影响。计算结果表明,电子在基态与激发态间的跃迁,主要是发生在双二茂铁丙烷和乙炔基苯或乙炔基二茂铁之间。取代基为苯基时化合物最高占据轨道(HOMO)能级降低量小于最低空轨道(LUMO)能级降低量,因此二者之间的能隙总体降低。取代基为二茂铁基时化合物HOMO能级增加,LUMO能级降低,从而使HOMO-LUMO能隙降低。结合化合物6-苯炔基双二茂铁丙烷电子亲和势最大以及化合物6-二茂铁炔基双二茂铁丙烷电离能最小,可见苯基取代使炔基双二茂铁丙烷类化合物电子传输能力增强,而二茂铁基取代则可以使该类化合物的空穴传输能力增强,这使炔基双二茂铁丙烷类化合物在功能导电材料方面具有较好的应用前景。     

(C_2H)_2M_n(M=Cu、Ag、Au;n=1-4)团簇的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP和PBEIPBE方法,对(C_2H)_2M_n(M=Cu、Ag、Au;n=1-4)团簇的结构和性质进行了研究。结果表明:(C_2H)_2M_n(M=Cu、Ag、Au;n=1-4)簇的最稳定结构都是在C_2HM_n(M=Cu、Ag、Au;n=1-4)簇最稳定结构的基础上,又与C_2H自由基相互作用的结果。NBO计算结果表明:银与2个C_2H自由基的相互作用弱于铜和金。(C_2H)_2M_n(M=Cu、Ag、Au;n=1-4)簇最稳定结构的相互作用能均为负值,表明形成的团簇较稳定,并且出现了奇-偶振荡效应(n=1-4),含偶数个IB原子的团簇比含奇数个IB原子的团簇稳定。红外分析表明:(C_2H)_2M_n(M=Cu、Ag、Au;n=1-4)团簇中C_2H自由基的C≡C和C-H键的伸缩振动都发生了红移,随着团簇尺寸的增加(n=1-4),也出现了奇-偶振荡效应。     

N2O与HX(X=F,Cl,Br)分子间作用的电子密度拓扑研究

运用量子化学微扰理论MP2方法和密度泛函B3LYP方法,采用6-311++G(d,p)基组,对N_2O分子与HX(X=F,Cl,Br)分子形成的氢键复合物进行构型优化和能量计算。利用电子密度拓扑分析方法对氢键复合物的拓扑性质进行了分析,探讨了分子间氢键作用的本质。研究结果表明,N_2O分子与HX(X=F,Cl,Br)分子间可形成O…H-X和N…H-X 2类氢键;形成氢键后,作为电子受体的HX(X=F,Cl,Br)分子中的H-X键键长增加振动频率减小;氢键作用能按照NNO…HF、NNO…HCl、NNO…HBr和ONN…HF、ONN…HCl、ONN…HBr的顺序递减;氢键形成过程中存在从电子给体到电子受体的电荷转移。复合物体系中的氢键作用介于共价键和离子键之间,并且以静电作用为主。     

Structural stability and electronic property of C68X4 (X = H,F, and Cl) fullerene compounds

A systematic study on the geometrical structures and electronic properties of C₆₈X₄ (X = H, F, and Cl) fullerene compounds has been carried out on the basis of density functional theory. In all classical C₆₈X₄ isomers with two adjacent pentagons and one quasifullerene isomer [C_s:C₆₈(f)] containing a heptagon in the framework, the C_s:0064 isomers are most favorable in energy. The addition reaction energies of C₆₈X₄ (C_s:0064) are high exothermic, and C₆₈F₄ is more thermodynamically accessible. The C₆₈X₄ (C_s:0064) possess strong aromatic character, with nucleus independent chemical shifts ranging from −22.0 to −26.1 ppm. Further investigations on electronic properties indicate that C₆₈F₄ and C₆₈Cl₄ could be excellent electron-acceptors for potential photonic/photovoltaic applications in consequence of their large vertical electron affinities (3.29 and 3.15 eV, respectively). The Mulliken charge populations and partial density of states are also calculated, which show that decorating C₆₈ fullerene with various X atoms will cause remarkably different charge distributions in C₆₈X₄ (C_s:0064) and affect their electronic properties distinctly. Finally, the infrared spectra of the most stable C₆₈X₄ (C_s:0064) molecules are simulated to assist further experimental characterization.     

W_nH_2(n=1-6)团簇结构与性能的理论研究

采用密度泛函理论中的B3LYP方法在LANL2DZ基组水平上对H_2与W_n(n=1-6)团簇的相互作用进行了计算研究。结果表明,W_nH_2体系的最低能量结构是H2分子的解离性吸附,基本是在W_n团簇最低能量结构的基础上吸附H原子生长而成,说明吸附H原子未改变W_n(n=1-6)团簇的结构和形状;W_nH_2团簇的稳定性比W_n团簇要好;NBO分析表明,W原子比H原子对电荷调节能力稍强,较易与其他原子作用形成新的混合团簇。     

电场作用下金属串配合物[Cr_3(dpza)_4L_2](L=Cl,NCS)的结构

用UBP86方法研究了金属串配合物[Cr_3(dpza)_4Cl_2](1)和[Cr_3(dpza)_4(NCS)_2](2)在外电场作用下的几何和电子结构的变化规律。发现随电场增大,高电势端的Cr-Cl和Cr-N键增长,而低电势端的Cr-Cl和Cr-N键缩短。轴向配体L的负电荷由低电势端向高电势端转移,1中原子的自旋密度变化很小,2中低电势端的Cr原子和L的自旋密度变化较明显。随电场增大,分子能量下降,偶极矩呈线性增大:HOMO和HOMO-1轨道能升高且轨道分布移向低电势端,相反,LUMO轨道能减小且轨道分布移向高电势端,使HOMO-LUMO能隙减小,有利于金属链的导电性。电场对2的上述结构和性质的影响尤为显著。