片断分子的建立和正则轨道的定域化

为了研究共轭分子的芳香性,我们建立了新的作用能分解法。该方法的核心是为任何一个共轭分子提供一个π和σ体系彻底分离的轨道基组{Φ_m^(P-π),Φ_l^(P-σ),Φ_t^P}。为此,放射形环炔烃分子(D_(3h)对称的)必须分割成3个乙炔片断(A,C,E)和3个乙烯片断(B,D,F),它的{Φ_m^(P-π),Φ_l^(P-σ),Φ_t^P}是由6个片断的轨道基组{ψ_k^(P-π),ψ_n^(P-σ),φ_s^('P)}(P=A,B,…,F)叠加而成。FMP-L和FMP-R(P=A,B,…,F)是片断P的两个片断分子,设它们C-H_R键的键长分别是r_R(P)和r_L(P)。在定域化后,单占据轨道φ_s^('P)和参考氢原子H_R占据轨道φ_h^('H)的总电子数∑q_(?)(P)+∑q_h(P)总是正确的,与r_R(P)和r_L(P)的取值无关。但是,{φ_s^('P)的空间取向取决于r_L(P)和r_R(P)的值。在片断A和B中,R_V(A)=(-V/T)=1.95153+0.50869*r_R^V(A),R_V(B)=1.94556+0.54823*r_R^V(B),设R_V=2,则r_R^V(A)=0.09528nm,r_R^V(B)=0.09930nm。另外,有条件地优化FMP-R可算得:r_R^O(A)=0.10658nm,r_R^O(B)=0.10888nm。当r_R^V(P)和r_R^O(P)确定后,可得到;q_S^V(A)=6.05124-56.5228*r_L^V(A),q_S^V(B)=5.17915-47.0804*r_L^V(B);q_S^O(A)=5.81883-49.0924*r_L^O(A),q_S^O(B)=4.70043-39.0818*r_L^O(B)。然后设q_S(P)=q_h(P)=(1/4)(∑q_S(P)+∑q_h(P)),可得到:r_L^V(A)=0.08937nm,r_L^V(B)=0.08678nm;r_L^O(A)=0.09816nm,r_L^O(B)=0.09297nm,再由r_R^V(P)和r_L^V(P)计算的{Φ_m^(P-π),Φ_l^(P-σ),Φ_t^P}中,每一对成键单占据轨道Φ_t^P的电子占据数Q_t比较均匀合理,它的12个单占据轨道的电子总占据数为∑Q_t=12.3。另外,在由{Φ_m^(P-π),Φ_l^(P-σ),Φ_t^P}~V算得的FUL态中,轨道分布也是更好地满足FUL态的基本特征。所以r_R^V(P)和r_L^V(P)比r_R^O(P)和r_L^O(P)更为合理。