锗苯与甲醛和二苯甲酮的Diels-Alder反应的计算研究

采用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-311G(d,p)水平对锗苯与甲醛和二苯甲酮的Diels-Alder反应的微观机理、势能剖面、取代基效应及溶剂化效应进行了理论计算。结果,所研究的反应均为协同的基元反应,形成Ge-O键的反应中,形成2个新键较大不同步,其它反应的不同步性相对较小。羰基碳原子上的苯基取代基于反应不利,而锗苯分子中锗原子上的C(CH_3)_3与CCl_3取代基则有利。在热力学和动力学上,有锗参与的反应均远比无锗的反应容易,而形成Ge-O键的反应比形成Ge-C键的反应容易,结果与实验一致。四氢呋喃溶剂对所研究反应的势能剖面影响较小。4个形成Ge-O键的反应在四氢呋喃溶剂中进行时,其活化能垒分别为38.03、89.75、29.92和29.87 kJ·mol~(-1)。     

2-锗萘与甲醛、二苯甲酮的杂环加成反应的研究

2-锗萘由于其芳香性和高反应性,而引起化学家们的浓厚兴趣.本文采用密度泛函理论(DFT)在 B3LYP/6-311G(d,p)水平,研究2-锗萘与甲醛、二苯甲酮的[2+2]和[4+2]杂环加成反应的微观机理、势能剖面,考察取代基和四氢呋喃溶剂对反应势能剖面的影响.计算结果表明,所研究的反应均为协同但非同步的方式,且Ge-O键总是先于C-C键形成.羰基碳原子上的苯取代基不利于反应,而2-锗萘分子中锗原子上的 C(CH3)3 与 CCl3 取代基却有利于反应.四氢呋喃溶剂对加成反应的势能剖面影响不大.[2+2]比[4+2]反应容易,与实验一致.     

3-甲基-7-二乙氨基-4-氧氮杂萘-2-酮的波谱性质量子化学从头计算

以合成的重要荧光材料3-甲基-7-二乙氨基-1，4-氧氮杂萘-2-酮为例子，进行了一些有机含氮杂环化合物的红外、核磁性质Hartree-Fock（HF）和密度泛函（DFT）量子化学从头计算研究。通过系统构象搜寻，对低能量稳定构象进行了红外振动频率和^1H、^13C-NMR及偶合常数等光谱学性质的计算，并对计算结果进行详细的归属和解析。在化学位移计算方面，HF／631g（d）和DFT／BG3LYP／6311＋g（2d，p）方法计算结果相当。但对于白旋偶合常数的计算，用HF／631g（d）方法不能得到准确的结果，只能用密度泛函大基组的方法才能得到比较准确的结果。计算结果表明有机分子光谱性质的理论计算尤其是核磁性质的计算是一种非常有效的辅助结构确定方法。     

3-甲基-7-二乙氨基-1,4-氧氮杂萘-2-酮的波谱性质量子化学从头计算

以合成的重要荧光材料3-甲基-7-二乙氨基-1,4-氧氮杂萘-2-酮为例子,进行了一些有机含氮杂环化合物的红外、核磁性质Hartree-Fock(HF)和密度泛函(DFT)量子化学从头计算研究。通过系统构象搜寻,对低能量稳定构象进行了红外振动频率和1H、13C-NMR及偶合常数等光谱学性质的计算,并对计算结果进行详细的归属和解析。在化学位移计算方面,HF／631g(d)和DFT／BG3LYP／6311 g(2d,p)方法计算结果相当。但对于自旋偶合常数的计算,用HF／631g(d)方法不能得到准确的结果,只能用密度泛函大基组的方法才能得到比较准确的结果。计算结果表明有机分子光谱性质的理论计算尤其是核磁性质的计算是一种非常有效的辅助结构确定方法。     

聚乙烯和聚1,3-丁二烯聚合反应热的计算

用密度泛函B3LYP/6-31G方法优化了聚乙烯和聚1,3-丁二烯的结构,计算分子的焓值,从而得到聚合反应热.通过乙烯聚合热的计算值与实验值的比较得出该方法的系统误差.经系统误差校正后,得到1,3-丁二烯聚合热计算的相对误差为1.92%,可见该计算方法可信度较高,为聚合热的计算开拓新的思路和研究方法.采用该方法计算聚合物的反应热,可得到通过实验手段无法得到的一些聚合物的反应热.     

丙烯酸正丁酯聚合的Diels-Alder反应机理理论研究

本文从理论上对丙烯酸正丁酯(nBA)自引发聚合的Diels-Alder反应机理进行了研究.利用DFT方法在UB3LYP/6-31G*水平上对反应的最低能量路径进行了计算,各驻点能量分别采用MP2/6-311G**和B3LYP/6-311 G(3df;2p)进一步精确计算.结构表明:此Diels-Alder反应仅包括一种途径,即路径(I),另一条途径在热力学不支持.     

硅苯、1-硅萘及9-硅蒽的[4+4]二聚反应的比较研究

采用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-31G(d)水平上,研究硅苯、1-硅萘及9-硅蒽的[4+4]二聚反应的微观机理和势能剖面,考察了反应的取代基效应和溶剂效应.计算结果表明,所研究反应均为协同反应,且2个C-Si键同步形成.随反应物分子芳香环从小到大的增加,[4+4]反应在热力学和动力学上均变得越来越有利.硅苯...     

1-硅萘和2-硅萘与腈氧化物1,3偶极环加成反应理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法在B3LYP/6-311G(d,p)水平研究了1-硅萘和2-硅萘与腈氧化物的1,3偶极环加成反应的微观机理、势能剖面及取代基对反应势能剖面的影响。计算结果表明,所研究反应均以协同但非同步的方式进行,且总是Si-O键先于C-C键形成。1-硅萘和2-硅萘分子中Si原子上的给电子和吸电子取代基均有利于反应的进行。1-硅萘和2-硅萘具有相似的反应性,且二者的反应性均高于硅苯。     

2-(4-甲氧基苯基)亚肼基乙酸与乙醛酸反应密度泛函理论研究

本文应用量子化学密度泛函理论(DFT)研究了2-(4-甲氧基苯基)亚肼基乙酸与乙醛酸的反应机理及动力学行为,并研究了不同取代基对反应的影响.在RB3LYP/6-31G*水平上,优化了各反应通道的反应物、中间体、过渡态及产物的几何构型,计算了各驻点的振动频率、零点能和电荷分布.计算结果表明,该反应有2条反应通道,分别生成(2Z)和(2E)-3(4-甲氧基苯基二氮烯基)丙烯酸.产物发生了键长的平均化和电荷的重新分布.两反应通道具有相同的反应入口,Z式产物为主要产物,2-(4-甲氧基苯基)亚肼基乙酸中苯环对位被给电子基团取代,有利于反应进行.     

CH3S与CH2SH自由基反应的密度泛函理论研究

用量子化学从头算和密度泛函理论(DFT)对CH3S与CH2SH自由基反应进行了研究。在B3LYP/6-311+G(d,p)水平上优化了反应通道各驻点物种(反应物、中间体、过渡态和产物)的几何构型,用内禀反应坐标(IRC)计算和频率分析的方法对过渡态结构及连接性进行了验证。在QCISD(T)/6-311++G(d,p)水平上计算了各物种的单点能,并对总能量进行了零点能校正。研究结果表明,CH3S与CH2SH反应为多通道反应,有3条可能的反应通道。反应物首先通过C-S键相互作用形成链状碳-硫偶合中间体IM1,再经过裂解和脱氢气机理生成主要产物P1(CH3SH+CH2S)和次要产物P2和P3。根据势能面分析,所有反应均为吸热反应。相对于CH3S与CH2SH,各产物能量分别为(-175.2,335.5和331.5)kJ.mol-1。     

硅苯与腈氧化物1,3-偶极环加成反应的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法在B3LYP/6-311G(d,p)水平研究了硅苯与腈氧化物的1,3-偶极环加成反应的微观机理、势能剖面,考察取代基和四氢呋喃溶剂对反应势能剖面的影响。计算结果表明,所研究反应均以协同但非同步的方式进行,且总是Si-O键先于C-C键形成。硅苯分子中Si原子上的给电子和吸电子取代基均有利于反应的进行,而腈氧化物碳原子上的2,4,6-三甲基苯基取代基在热力学上对反应非常不利。四氢呋喃溶剂对所研究反应的势能剖面影响不大。     

HClO对TYR氧化的理论研究

海洋生物黏附引起的生物污损危害极大,其分泌的黏附单元3,4-二羟基苯丙氨酸(多巴,DOPA)具有超强粘性,而DOPA又是由酪氨酸(TYR)氧化而来。导电涂膜电解海水阻断生物黏附是近年来发展的1种新的防污技术,研究电解海水产生的HCLO对贻贝黏附单元DOPA前体酪氨酸(TYR)的修饰机理,可以为探讨HCLO阻断海洋生物黏附技术提供有力的理论依据。采用广义梯度密度泛函理论(GGA)的BLYP方法研究HCLO对TYR修饰的4条主要可行反应路径,经过频率分析这些反应的过渡态构型均只有唯一虚频,所有途径均可阻止酪氨酸(TYR)形成DOPA,降低贻贝的黏附性。计算结果表明反应路径(1)为生成3-氯酪氨酸的主要路径,连续反应(1)(3)是生成3,5-二氯酪氨酸的主要路径。在反应初期,3-氯酪氨酸是主要产物,反应后期,3-氯酪氨酸浓度增加,反应路径(3)同反应路径(1)的竞争性增大,3,5-二氯酪氨酸的浓度明显提高,计算结果也与实验结果吻合。     

亚硝酰氢与羟基自由基反应的密度泛函理论研究

用密度泛函理论研究了HNO OH反应机理。在(U)B3LYP/aug-cc-pVTZ水平上,优化了反应通道上各驻点(反应物、中间体、过渡态和产物)的几何构型,获得了零点能校正后的反应势能曲线。研究表明:根据进攻方式的不同,有3个反应通道,反应通道不同则产物不同。反应的主要产物是NO H_2O,次要产物是NH_2 O_2;主要产物和次要产物与反应物的总能量之差(经零点能校正后)分别为-133.42 kJ/mol和150.44 kJ/mol。生成主要产物时主要反应通道的活化能为102.11 kJ/mol。     

Au催化水煤气变换反应的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论(DFT)对Au催化水煤气变换反应的3种可能机理(氧化还原机理、羧基机理、甲酸根机理)进行比较。通过对各个基元反应的反应物、反应中间体、过渡态和产物的研究表明:水煤气变换反应在Au(111)面有3种可能机理,并且每种机理各有2种反应途径.对氧化还原机理来说,反应易按照2个OH的歧化反应进行:对羧基机理来说,反应易按照COOH和OH发生歧化反应进行;对甲酸根机理来说,反应易按照HCOO和OH反应进行。纵观整个反应历程,从活化能比较可知,按甲酸根机理进行的可能性最小,按照羧基机理反应的可能性最大。     

MgCl2·6H2O热分解过程的阿姆斯特丹密度泛函理论研究

利用阿姆斯特丹密度泛函理论对MgCl₂·6H₂O的热分解反应进行理论计算,结合对其热分解过程的实验研究数据,从理论层面探讨其热分解的机理,为掌握氯化镁水合物分解条件、控制反应路径,获取目标产物提供理论依据。通过ADF理论计算并结合实验研究得出,MgCl₂·6H₂O脱除HCl需要较高能量,为5246.59 kJ/mol,是MgCl₂·6H₂O脱除H₂O分子需要能量的6.45倍,是MgCl₂·5H₂O脱除H₂O所需能量的10.69倍。可见在同等温度条件下,MgCl₂·6H₂O首先发生的是脱除H₂O分子反应,在MgCl₂·6H₂O脱除2分子H₂O之前不会发生MgCl₂·6H₂O脱除HCl的反应。     

密度泛函方法研究辣椒碱分子的结构和性质

辣椒碱(Capsaicin)在医药、农业和反恐装备方面具有广泛的应用前景.本文用密度泛函理论DFT/B3LYP方法,在6-31+G(d,p)基组水平上对其进行了计算.密度泛函理论方法既考虑了电子相关,又较其他组态相互作用或微扰方法节省机时,其计算结果可靠,被广泛应用于研究各类化合物结构性质.本文获得了辣椒碱分子稳定的几何构象和电荷分布,确定O(12)、N(16)、O(19)、C(37)和C(38)原子,可以作为氢键受体;C(18)与O(19)原子形成一对偶极,它们均是关键药效团的活性部位.通过进行分子轨道特征分析,确定苯环区是参加化学反应时的活性部位.进行的自然键轨道分析结果与分子轨道特征分析结论一致.在振动分析的基础上获得分子的振动频率、IR光谱与实验结论一致;在振动分析的基础上,同时获得不同温度下的热力学性质以及温度对热力学性能影响的关系式,其中,当T＞2 542 K时,热容Cp,mθ会随温度的升高而减小,各表达式和热力学量对深入研究辣椒碱分子的其它热力学性质有帮助.探讨了辣椒碱热分解机理,获得该分子热分解时C-N键的断裂能为306.6 kJ·mol-1.本文为研究辣椒碱类化合物的定量构效关系研究提供理论依据.     

Ga3O2-和Ga4O3-的结构及稳定性的研究

采用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法和BP86方法,O原子基于6-311+G（d,p）基组,Ga原子基于Stuttgart基组,对Ga₃O₂^-/0与Ga₄O₃^-/0团簇的各种可能构型进行了几何优化,预测了各团簇的最稳定结构,并研究了Ga₃O₂^-和Ga₄O₃^-最稳定结构的成键特性、振动特性和稳定性。对比B3LYP和BP86计算结果发现得到的异构体的结构和能量顺序相同,且阴离子的基态构型与中性分子的构型相接近,都是平面C_2v型,都存在由2个Ga原子和一个O原子形成的三中心二电子（3c-2e）桥键。两结构中处于端位的"Ga-O"键的Wiberg键级数值较大,分别为0.50、0.55;振动频率分别为713.92、832.76cm-1,在红外谱图上皆对应一明显的强振动峰,表明该"Ga-O"结构单元成键稳定,是决定团簇结构稳定的重要因素。计算得到是Ga₃O₂^-和Ga₄O₃^-基态结构的LUMO与HOMO的能量之差（分别为2.75、2.84eV）,以及电子绝热剥离能（ADE）和电子垂直剥离能（VDE）,都表明两基态结构具有较好的热力学稳定性。