杂原子掺杂的素馨烯与Li^(+)@C_(60)之间弱相互作用的理论研究

采用密度泛函M06-2X方法,对C_(60)和包裹了Li^(+)的C60与巴氏碗(素馨烯)及其同系物的弱相互作用进行了系统的研究.在优化的几何构型基础上,对4种化合物进行了前线分子轨道成分分析;在考虑基组重叠误差下,对相互作用能进行分析,并利用约化梯度模型得到了它们的约化梯度密度散点图.结果表明4种化合物的弱相互作用强弱顺序为:C_(18)O_(3)H_(6)/Li^(+)@C_(60)<C_(21)H_(12)@C_(60)<C_(18)N_(3)H_(6)/Li^(+)@C_(60)<C_(21)H_(12)/Li^(+)@C_(60).巴氏碗碗沿的—CH_(2)基团被—NH和O原子取代后,掺杂了杂原子的素馨烯导致分子间的静电相互作用增大.通过几何构型和约化梯度模型分析表明,掺杂了杂原子的素馨烯与C_(60)之间的距离增大,π-π堆积的色散作用减小,相互作用能降低.对于素馨烯与Li^(+)@C_(60)之间的弱相互作用需要同时考虑静电和色散作用.