密度泛函理论研究1,1'-二吡咯的结构和振动光谱

采用密度泛函理论的B3LYP方法研究了1,1'-二吡咯的结构和振动光谱. 通过对分子势能面扫描确定了当两个吡咯环在相互垂直的两个平面上时具有最低的能量, 比平面构型分子的能量低33.09 kJ/mol, 是势能面上的稳定构型, 这与实验结果一致. 同时,对优化所得的稳定构型在相同水平上分析了1,1'-二吡咯的振动光谱,并对光谱进行了指认.     

苯酚分子的拉曼光谱和简正振动分析

采用B3LYP混合泛函和6-311++G(d,p)基函数组,计算了苯酚分子的平衡构型和振动光谱,并与文献中的实验结果进行了比较.利用简正振动分析方法计算了该分子各振动频率的势能分布,从而对其振动频率做出了全面地归属.     

1,1′-联-8,8′-二萘酚异构化过程的密度泛函理论研究

运用密度泛函理论研究了1,1’-联-8,8’-二萘酚（标记为8,8’-BINOL）可能存在的稳定构型和各种异构化过程。计算表明：8,8’-BINOL有三种稳定构型,分别表示为II、10和OO。每-种构型有两个对映异构体,以A、B标记。Ⅱ是最稳定的构型,若选其能量作为参考标准。IO和OO相对其能量分别为11.97kJ／mol和22.05kJ／mol。8,8’-BINOL的异构化有两种途径：-是羟基围绕O-C键进行旋转,另一是两个萘酚环围绕C-C单键进行旋转。除了Ⅱ-OO之间不能通过旋转异构化-步到达对方外,Ⅱ-IO以及IO-OO之间均能通过旋转直接到达对方。对映异构体之间进行异构化时,除了OO-A与OO-B之间只有反式途径外,其它两对对映体之间均有顺式与反式两种途径。通过计算比较,给出了从最稳定构型Ⅱ开始到达OO的最可能异构化途径。     

丙烯酸与臭氧反应机理的量子化学研究

采用密度泛函理论在MPW1K／6-31＋G（d,p）水平上研究了丙烯酸分子CH2CHCOOH与臭氧O3分子的反应机理,优化了反应势能面上各驻点的几何构型,对每一个驻点能量进行零点能校正,并采用相同的基组在MPWB1K水平和BHandHLYP水平上对各驻点的构型及能量进行验证。通过同一水平的振动频率分析确认了各稳定点和过渡态,另用内禀反应坐标（IRC）对过渡态进行验证。结果表明：丙烯酸的臭氧化反应具有较高的反应活性,并且为多通道反应,多数反应通道有OH自由基生成。反应过程中有顺反异构的COOHHCOO自由基生成,二者会沿不同的反应通道进行反应,其中syn-COOHHCOO的反应活化能较高。     

基于密度泛函理论的ANB分子简正振动分析

采用密度泛函方法B3LYP/6-311G(d,p)计算了5-氨基-2-硝基苯甲酸分子(ANB)的平衡构型以及振动频率,在定义内坐标、对称坐标的基础上计算了振动频率在各力常数上的势能分布百分比,从而完成分子简正频率的归属指认.     

YC分子基态的结构与势能曲线

考虑到研究对象的相对论效应和电子相关效应,对于YC双原子分子,对Y采用赝势基组,C原子选用6-311+G(3df)和AUG-cc-PVTZ基组,计算方法使用Becke的交换泛函和三参数混合泛函形式即B3LYP杂化泛函方法,首先对YC双原子分子的最优结构进行了计算,由此得到分子的稳定构型、最低能量和振动频率.基于原子分子反应静力学原理,推导得到YC双原子分子基态的合理离解极限.通过对比以往文献报道的实验和高水平理论计算结果,发现CRENBL ECP/6-311+G(3df)混合基组为对体系进行计算最为合适.因此,就在B3LYP/CRENBL ECP/6-311+G(3df)理论水平进一步对YC双原子分子基态的势能面进行了刚性扫描.基于扫描结果,并采用最小二乘法拟合,得到了10参数的Murrell-Sorbie势能函数曲线.由曲线系数(D_e,a_1,a_2,a_3,a_4)进一步计算得到了二、三、四阶力常数(f_2,f_3,f_4)以及相关光谱数据(B_e,α_e,ω_e,ω_eχ_e,D_e).为原子分子碰撞研究提供了有效的数据支持.     

肉桂酸分子的密度泛函理论研究

采用Gaussian 09程序包中的密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-311+G**水平上,对肉桂酸分子进行了几何构型优化和频率与热力学性质的计算,得到肉桂酸的红外光谱和不同温度下的热力学性质,并对红外光谱进行了归属.结果显示肉桂酸分子E型构型比Z型稳定,二者能量相差27.53625KJ.mol-1;在标准压力下和298-1000K温度范围内,肉桂酸分子的标准摩尔焓(Hm)、标准摩尔热容(Cpm)、标准摩尔熵(Sm)与温度(T)之间呈现二次函数关系.     

N-（1,3-噻唑-2-基）-1,2,3-苯并噻二唑-7-甲酰胺光谱与热力学性质

采用密度泛函理论在B3LYP/6-311＋G＊水平上对该化合物可能的两种异构体进行分子几何结构优化和频率计算.结果表明,最稳定异构体分子的酰胺基团与噻唑环共平面,苯环与噻二唑环共平面,分子由两个共轭平面组成,其二面角为30°左右.并对其进行光谱和热力学性质的计算,得到红外和拉曼光谱,温度与热力学性质的关系式.     

1,1'-联-8,8'-二萘酚异构化过程的密度泛函理论研究

运用密度泛函理论研究了1,1'-联-8,8'-二萘酚(标记为8,8'-BINOL)可能存在的稳定构型和各种异构化过程.计算表明:8,8'-BINOL有三种稳定构型,分别表示为II、IO和OO.每一种构型有两个对映异构体,以A、B标记.II是最稳定的构型,若选其能量作为参考标准,IO和OO相对其能量分别为11.97 kJ/mol和22.05 kJ/mol.8,8'-BINOL的异构化有两种途径:一是羟基围绕O-C键进行旋转,另一是两个萘酚环围绕C-C单键进行旋转.除了II-OO之间不能通过旋转异构化一步到达对方外,II-IO以及IO-OO之间均能通过旋转直接到达对方.对映异构体之间进行异构化时,除了OO-A与OO-B之间只有反式途径外,其它两对对映体之间均有顺式与反式两种途径.通过计算比较,给出了从最稳定构型II开始到达OO最可能异构化途径.     

联吡咯构象异构的理论计算

构象分析是阐明分子结构的最重要手段之一,理论计算能够给出分子构象异构的一般信息。采用HF/6-31G*、B3LYP/6-31G*、BHHLYP/6-31G*和MP2/6-31G*方法,对3种联吡咯构造异构体进行了构象分析。采用BHHLYP/6-31++G**方法进行势能面上稳定点和过渡态的计算。结果表明,气相中6个联吡咯能量极小构象体能量差最大达14.56kJ/mol,转化能垒最大达10.19kJ/mol。采用自洽反应场极化连续模型溶剂理论,探讨了水溶剂对优势构象异构体的几何结构和能量的影响。结果表明,水相中6个联吡咯能量极小构象体的能量差最大达9.40kJ/mol,转化能垒最大达11.68kJ/mol。这种系统化研究有助于理解联吡咯各构造异构体之间构象能量与几何结构的关系。     

二硫代氨基甲酸汞配合物Hg2(S2CNR2)4几何异构体的量子化学研究

采用密度泛函理论(B3LYP)方法,在SDD和6-31G(d)混合基组水平上,对二硫代氨基甲酸汞配合物Hg2(S2CNR2)4进行了从头计算研究,计算出了两种几何异构体.一种结构是C2点群,另一种是Ci点群.进一步计算并对比了两种结构化合物的结构、能量、原子电荷布局规律、一些前沿分子轨道组成,以及化合物的振动光谱.振动频率结果分析,均未出现虚频,说明两种结构都是稳定结构,再结合能量数值分析,两种配合物的能量几乎相等,所以从理论上能得出在实验上都可以合成这两种结构的配合物的结论.     

2-苯基-5-（6-哒嗪酮-3-基）-1,3,4-噁二唑的分子结构、光谱及热力学性质的理论研究

在B3LYP/6-31＋G＊水平对2-苯基-5-（6-哒嗪酮-3-基）-1,3,4-噁二唑分子进行几何构型优化和频率的计算,得到红外光谱、拉曼光谱和不同温度下的热力学性质.结果显示：该分子的哒嗪环、噁二唑和苯基环在同一个平面上,整个分子不具有对称性;该分子的气态热容、熵、焓等热力学性质与温度之间存在很好的函数关系式.     

甲醛与乙醛相互作用的从头算研究

在MP2/6-31G(d)水平上,对H2CO和CH3CHO以及设计的5种构型H2CO…CH3CHO复合物等进行几何全优化计算,经振动频率分析,确认它们为各自势能超曲面上的稳定驻点,然后在MP2/6-311 G(d,P)水平上进行单点能计算以获得相互作用能,并对相互作用能进行基组重叠误差(BSSE)校正,分子间相互作用的能量分解分析显示,静电能在H2CO…CH3CHO相互作用能中占主导地位,电荷转移能居第二位.     

VH2分子的结构与势能函数

从VH2分子基态的电子状态及其离解极限出发,采用B3PW91的方法,对V原子采用SVP基组,对H原子采用6 - 311 G基组优化出VH2(X4B2)分子稳定构型的平衡核间距Re =0.172 9 nm,∠HVH=124.341 4°,同时计算出振动频率,并使用多体项展式理论方法,导出了基态VH2分子的分析势能函数,该势能表面准确地再现了VH2(C2v)平衡结构,然后根据势能函数等值图讨论了反应势能面的静态特征,并利用杂化轨道理论解释了VH2分子的结构.     

B_4N_4团簇的理论化学计算

使用分子图形软件设计出多种B4N4的同分异构体,然后采用量子化学计算方法的密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)水平下对各个分子进行了全构型优化、谐振频率分析,结果表明有5种构型是势能面上的稳定驻点.对这些构型的几何构型、前线分子轨道和B4N4团簇中原子的成键性质、杂化方式进行了详细地分析.结果表明,B、N原子上加H后有利于分子团簇的稳定.     

3,5-二甲氧基苯甲醇分子振动光谱的理论计算

采用RHF及DFT(B3LYP)方法,选用不同的基组研究了3,5-二甲氧基苯甲醇(L1OH)的平衡几何构型、拉曼及红外光谱.计算结果表明,采用不同方法、不同基组优化得到的几何结构基本一致.采用HF方法计算得到的频率值比用B3LYP得到的高10%左右;采用B3LYP方法选用不同基组计算的结果峰位没有明显变化,只是强度略有差异.根据B3LYP/6-311G(d,p)计算的结果,采用简正振动分析方法得到了各振动频率的势能分布,从而对L1OH分子的振动频率归属做出了全面指认.     

Titan大气中可能存在环氧乙烷的红外光谱的理论预测

在B3LYP/6-31G理论水平上对环氧乙烷、乙烯和乙醛分子进行了构型优化,计算了三个分子在Titan大气条件下的频率、绘制分子的红外振动光谱.对环氧乙烷分子的红外振动频率进行了理论归属,与Titan大气模拟实验的结论相比较,发现量子化学理论计算结果与模拟实验结果基本一致,而且,量子化学理论计算结果与环氧乙烷红外光谱的实验值也符合较好.并进一步分析比较了与环氧乙烷分子的红外谱线很相似的乙烯分子的谱带特征和频率归属以及环氧乙烷的异构体乙醛分子的谱带特征和频率归属.结果表明Titan大气中存在环氧乙烷分子的可能性是很大的.     

对二甲苯光谱的理论计算

采用密度泛函(DFT)B3LYP方法在6-311+ +G(d,p)基组水平上优化计算了对二甲苯(para-xylene PX)分子的基态稳定几何构型及其红外(IR)光谱,并利用含时密度泛函(TDDFT)在同一基组下研究了PX分子的前26个激发态和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱.结果表明,PX分子的IR光谱的最强吸收由甲基上C-H的伸缩振动所产生;UV-Vis光谱的最强吸收出现在苯环上π→π*电子跃迁的E带,较强吸收出现在甲基上C-H基团的σ→σ*跃迁.     

MgS分子的基态(~1∑~+)结构与解析势能函数

应用原子分子反应静力学方法推导出了MgS基态分子的电子状态和离解极限,采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,分别在6-311++G(df,pd)、6-311++G(2df,2pd)、6-311++G(3df,3pd)和cc-PVDZ等基组下,优化出MgS分子的基态稳定结构为单重态的C∞V构型,得出其相应的平衡核间距、基态的简正振动频率和离解能.并运用量子化学从头计算的方法,计算出各阶力常数和光谱数据,得出MgS分子的解析势能函数,该势能函数再现了MgS平衡结构的准确性.     

1-(2-羟基-3,5-二碘苯亚甲基)-4-羟基氨基脲的抗癌活性的量子化学研究

采用AM1方法,对1-(2-羟基-3,5-二碘苯亚甲基)-4-羟基氨基脲(HDIBLHSC)进行了量子化学计算,给出了分子的几何构型、原子的净电荷、前沿分子轨道能级与构成、前沿轨道电子密度等参数.结果表明HDIBLHSC分子的稳定构型呈平面状,具Cs对称性,N1、N3、012和013等原子很可能是其与RR酶发生作用时的活性位点。