环金属配体Ir(Ⅲ)配合物结构、光谱和量子效率的理论研究

对一类环金属Ir(Ⅲ)[(C^N)_(2)Ir(A^A)]配合物[C^N=ptaz(1,2,4),mhtz(3),ptaz=3,4,5-三苯基-4H-1,2,4-三唑,mhtz=1,3-双甲基-5-苯基-1H-1,2,4-三唑;A^A=pzpy(1),npzpy(2,3),bicb(4),pzpy=2-(1H-吡唑-1-基)吡啶,npzpy=4-二甲基氨基-2-(1H-吡唑-1-基)吡啶,bicb=3,3′-亚甲基双(1-甲基-1H-咪唑-2-亚基)]的结构、光谱特征和磷光量子效率进行了理论研究.计算方法探究表明,基于B3LYP泛函优化的基态结构和单激发组态相互作用(CIS)方法得到的激发态结构计算的吸收和发射光谱更准确.配合物1~4的最低吸收峰和发射峰分别位于408,376,382,365 nm和503,506,468,511 nm处,其HOMOs主要由金属和C^N配体占据,而配合物1~3的LUMOs由A^A配体的π反键轨道组成,配合物4的LUMO存在于C^N配体上.因此,配合物4的最低吸收峰和发射峰具有与配合物1~3不同的金属到配体和配体内部(MLCT/ILCT)的混合跃迁性质,非共轭N^N配体的引入显著消弱了其在跃迁过程中的贡献程度.配合物1~4的量子效率取决于非辐射跃迁速率常数k_(nr),这与它们重组能的贡献[4569 cm^(-1)(3)>2583 cm^(-1)(1)>1232 cm^(-1)(2)>975 cm^(-1)(4)]相一致,表明主配体的体积和辅助配体的共轭能力都能影响配合物的磷光量子效率.

2,3-二甲基-1-对氯苯磺酰基咪唑啉盐与邻氨基苯酚反应的量子化学研究

用量子化学方法对叶酸辅酶模型化合物 2 ,3 二甲基 1 对氯苯磺酰基咪唑啉盐与邻氨基苯酚的反应进行了理论研究 .结果表明 ,咪唑啉环有两种开环方式 ,反应可以通过两种途径实现 ,得到较稳定的中间体或者实现一碳单元的完全转移 .通过优化计算所有步骤的中间体和过渡态的结构可知 ,各个中间体和过渡态具有不同的构型、构象 ,有些过程的构象变化是进行下一步反应所必需的 ,在所有过程中质子转移步骤过渡态的能量最高 。

基于不同π核扩展方式萘四甲酰基二酰亚胺有机半导体电荷传输性质的理论研究

n型半导体材料在逻辑互补电路中必不可少,但由于多数n型有机半导体材料空气稳定性差、迁移率较低,其发展相对滞后.本文基于几种典型的不同π核扩展的萘四甲酰基二酰亚胺(NDI)有机半导体材料,利用第一性原理计算分析了其电荷传输性质,分别从单分子结构特征、分子间堆积方式以及分子间相互作用等方面阐明不同核心结构对载流子传输性质的影响.结果表明,所研究分子均具有良好的空气稳定性,并表现为电子传输性.其中,长轴π扩展的分子A2具有较高的电子亲和势,其空气稳定性最好.其次,沿长轴/短轴π扩展的NDI有机半导体的重组能均降低,但二者重组能降低的起因明显不同:相比于A1分子,沿短轴π扩展的A2分子在高频区的振动受到有效的抑制,从而重组能大幅下降;而沿长轴π扩展的A3与A4分子则在高低频区的振动均受到抑制,使重组能降低.另外,不同的分子堆积对传输影响较大,发现沿长轴π扩展的A3和A4具有较小的短轴滑移,表现为二维传输材料,二维平均电子迁移率分别约为0.06与0.15cm^(2)·V^(-1)·s^(-1);沿短轴π扩展的A2分子具有较大的短轴滑移,因此表现为一维传输材料,其一维电子迁移率高达0.96cm^(2)·V^(-1)·s^(-1).

N—取代吩噻嗪衍生物分子的结构和二阶非线性光学性质的理论研究

在ZINDO方法基础上,按完全态求和(SOS)公式,编制了计算分子二阶非线性光学系数β_(ijk)的程序.研究了各种取代基在吩噻嗪的氮上取代后衍生物的结构和二阶非线性光学系数.结论是N上取代推电子基对增大二阶光学非线性有利,N上取代吸电子基对增大二阶光学非线性不利,扩大共轭范围对增大二阶光学非线性有利,对上述结果在微观上给予了解释.

新型合偶氮功能团的双炔类衍生物非线性光学性质的理论研究

在SM1和ZINDO方法基础上，按完全态求和公式计算分子二阶非线性光学系数β(ijk)和三阶非线性光学系数γ(ijkl)，并对含偶氛功能团的双快类衍生物的二阶、三阶非线性光学性质进行了系统的理论研究．即在基础上，在分子左端引入推电子基N（CH3）2，右端分别引入推电子基CH2OH、2，5-二氮-4-硫甲苯基，研究取代基变化时β、γ变化的规律．对计算结果所反映的规律性在微观上给予了解释．

C_(60)O_2可能异构体的结构、电子光谱和NMR谱的理论研究

用INDO系列方法研究C60O2可能异构体的结构，两个氧原子分别加在两个六元环相邻边或五六元环相邻边形成环氧结构，为Cs对称性，得6种可能构型．计算表明，两个氧原子加在同一个六元环的六六元环相邻边所形成环氧结构的Cs构型最稳定，环氧处C－C键不断开，与实验结果一致．其电子光谱计算结果亦与实验值相吻合．这种已构型环氧结构所在六元环上的另一个C－C键有大的键序，为高活性位置，因此C60O2可能有较好的化学反应活性．

异质富勒烯C_(58)P_2的理论研究

用 MNDO半经验方法研究了异质富勒烯 C58P2 各异构体的结构和相对稳定性 .结果表明 ,1,4 -位取代的异构体最稳定 ,异构体的稳定性随杂原子间距离的增加而降低 .C58P2 分子的稳定性比全碳富勒烯 C60 低 ,但仍具有相当的稳定性 ,是潜在的合成目标 .杂原子磷的掺杂改善了富勒烯的氧化还原性能 .考察了各异构体的整体硬度和绝对电负性 。

异质富勒烯C_(59)Si与C_(69)Si的理论研究

利用MNDO,AM1和PM3半经验量子化学计算方法对硅杂富勒烯C_(59)Si和C_(69)Si进行了系统的理论研究.计算了稳定构型、生成热、前沿轨道能级差、电离势、电子亲和势、绝对电负性和整体硬度.结果表明,硅杂富勒烯的稳定性虽然低于全碳富勒烯,但也具有相当的稳定性.C_(59)Si的稳定性比已经合成的C_(58)X_2(X=B,N)高,C_(69)Si与C_(70)的稳定性差异也很小,因此在适宜条件下文中所讨论的硅杂富勒烯是应该能够合成的.在C_(69)Si各异构体中,取代位置在赤道的异构体具有最低的能量和最大的前沿轨道能级差,也是最稳定的异构体.与全碳富勒烯C_(60)和C_(70)相比,C_(59)Si和C_(69)Si具有较小的电离势和电子亲和势,表明硅杂富勒烯容易被氧化,而被还原的难度要大些,但是仍容易发生还原反应而生成负离子.因此硅原子的掺杂能够使富勒烯的氧化还原性能得以改善.C_(59)Si和C_(69)Si更容易与亲电试剂反应,而发生亲核反应的活性要相对小一些.硅杂富勒烯C_(59)Si和C_(69)Si的绝对电负性和硬度都小于相对应的全碳富勒烯,对电子的束缚力要相对小一些.

二十面体碳硼烷的亲电取代定位效应理论研究

利用Gaussian94从头计算程序在6－31G基组下对二十面体碳硼烷C2B10H12、CB11H-12及其衍生物CB11H11Br-进行了从头计算．结果表明，在亲电取代反应中，杂原子C具有对、间位定位效应，取代基-Br为邻、对位定位基团，与实验事实相符．

B_2C_3簇的结构和振动光谱的理论研究

用量子化学从头计算方法研究了Ｂ_２Ｃ_３簇各种可能的空间结构，计算了相应的振动光谱和结合能。对Ｂ_２Ｃ_３最稳定构型的电子结构进行了深入的分析和讨论。

氢气吸附的密度泛函理论方法的基准研究

采用密度泛函理论方法对氢气吸附进行了基准研究.探讨了不同泛函方法,范德华作用及基组大小在计算中对预测氢气吸附能的影响.研究结果表明,不同泛函预测吸附能给出的偏差很大,范德华作用校正不容忽视;基组和模型尺寸影响相对较小;模型越大对基组依赖性越小;选择小的模型可以通过选择较大基组弥补计算的误差.

5,10-CH^+-THF向邻苯二胺转移一碳单元反应的理论研究

叶酸辅酶在酶催化的一碳单元转移过程中具有重要的作用 ,已有大量的实验及实验模拟对其生物学功能进行了研究分析 .本文用 PM3半经验方法对 5 ,1 0 -CH+ -THF向邻苯二胺转移一碳单元的反应进行了理论研究 .结果表明 ,5 ,1 0 -CH+ -THF中的咪唑啉环有两种开环方式 ,从而使得该反应可以通过两种途径实现 ,每一种途径都经历了 6个反应步骤 ,其中包括限制速度的两次质子转移步骤 .优化计算了每个步骤所有可能的中间体和过渡态的结构和能量 ,并通过比较分析得到了各反应阶段的最优中间体和过渡态结构 .

C_(70)S可能异构体的结构与稳定性的理论研究

分别用半经验的AM1,PM3及MNDO方法研究了富勒烯衍生物C70S的12种可能异构体的结构和稳定性.计算结果表明:S原子加成在4种6—6键上的稳定构型中,非赤道带6—6键加成的三个异构体为闭环结构,赤道带6—6键加成的一个异构体为开环结构;S原子加成在4种6—5键上均可产生开环和闭环两种稳定构型.加成在6—5双键的异构体其闭环构型更稳定,加成在6—5单键的异构体其开环构型更稳定.闭环异构体中S原子加成在碳球极处6—6键上的构型1,2最稳定,开环异构体中S原子加成在赤道带6—6键上的构型8最稳定.

Si(NCO)_2^+结构与稳定性的密度泛函理论研究

使用密度泛函 (DFT)方法对Si(NCO) +2 的可能异构体进行了计算研究 ,在UB3LYP/ 6-3 1 1G(d)理论级别下得到了 6种异构体的能量和振动频率 .结果表明 ,以 2个NCO基团直接与Si+配位形成的异构体最为稳定 .理论计算得到一个以 2个CO分子对称方式吸附于SiN2 +两侧而形成的络合物 ,这个络合物是否存在需进一步证实 .在UB3LYP/ 6-3 1 1G (d) +Ez 级别下 ,反应Si++ 2NCO→Si(NCO) +2 的焓变为 -751 94kJ/mol,说明此反应在能量上相当有利 .

化学法沉积银岛膜上的表面增强拉曼散射(Ⅱ)

用化学法在抛光的石英玻璃片上沉积银岛膜,并在该膜上进行孔雀石绿分子的表面增强拉曼散射研究,着重考察了激发波长、电解质浓度以及酸度对SERS的影响。

C_(70)PH可能异构体的结构与稳定性的理论研究

分别用半经验的AM1, PM3及MNDO方法研究了富勒烯衍生物C_(70)PH的12种可能异构体的结构和稳定性。计算结果表明: -PH基团加成在4种6-6键上的稳定构型中，非赤道带6-6键加成的三个异构体为闭环结构，赤道带6-6键加成的一个异构体为开环结构；-PH基团加成在4种6-5键上均可产生开环和闭环2种稳定构型。加成在6-5双键的异构体其闭环构型更稳定，加成在6-5单键的异构体其开环构型更稳定。闭环异构体中-PH基团加成在碳球极处6-6键上的构型1,2最稳定，开环异构体中-PH基团加成在赤道带6-6键上的构型8最稳定。

C_(120)O^-和C_(120)O^(2-)的电子结构的理论研究

用ＩＮＤＯ系列方法对双笼氧化物Ｃ１２０Ｏ的负离子Ｃ１２０Ｏ－和Ｃ１２０Ｏ２－的电子结构进行了理论研究．结果表明：Ｃ１２０Ｏ－和Ｃ１２０Ｏ２－中负电荷平均分布在两个碳笼上，而Ｏ的单电子自旋密度几乎为零，离子中两碳笼有较弱的相互作用，Ｃ１２０Ｏ２－的基态为三态．

Ti_8C_(12)H_8簇的理论研究

用量子化学从头计算方法,预测了Ti_8C_(12)H_8簇的几何结构、电子结构,分析讨论了该簇的成键和化学反应性质.

MX_2(AsH_3)_2(M=Pd,Pt;X=Cl,Br,I)的含时密度泛函理论研究

采用密度泛函方法(B3LYP)优化了MX2(AsH3)2[M=Pd;X=Cl(1),Br(2),I(3)和M=Pt;X=Cl(4),Br(5),I(6)]的基态结构,得到的几何参数与实验结果符合.以基态几何为基础,将TD-DFT方法用于计算标题配合物的电子吸收光谱.研究结果表明,金属的dx2-y2与配体所组成的反键轨道为LUMO轨道,从而该类配合物具有d-d跃迁属性的吸收带;在多数跃迁过程中,配体也有较大的贡献.

含穿透配体Y—Y键的反夹心配合物[Y—C_8H_8—Y]^(2+)和L[Y—C_8H_8—Y]L (L=F,Cl,Br,I,Cp)的理论研究

对反夹心配合物[Y—C_8H_8—Y]^(2+)和L[Y—C_8H_8—Y]L(L=F,Cl,Br,I,Cp)进行了理论研究.计算结果表明,反夹心配合物的单态异构体为基态,异构化稳定性较好.[Y—C_8H_8—Y]^(2+)和L[Y—C_8H_8—Y]L(L=Cl,Br,I)中含有明显的穿透C_8H_8配体中心孔洞的Y—Y金属键,而在F[Y—C_8H_8—Y]F中Y—Y键较弱.此外,多层夹心配合物Cp[Y—C_8H_8—Y]Cp(Cp=C_5H_5)中也含有穿透中心配体的Y—Y金属键;另外,Y—Y键越强配合物的解离能越大,这种穿透配体的成键对于反夹心配合物的稳定性具有显著的贡献.