聚吡咯铀酰氧-酰亚胺配合物结构、振动光谱和基团交换反应的相对论密度泛函理论计算

铀酰氧-酰亚胺混合型配合物的合成为热力学稳定、动力学惰性铀酰（UO₂²⁺）和等电子体系铀酰亚胺（U（NR）₂²⁺）研究建立了纽带. 使用相对论密度泛函理论计算“Pacman”结构配合物[（THF）（OU^VIE）（A₂L）]（E=O、NH、NMe和NPh; A=H和Li; L为八齿氮供体低聚吡咯大环配体）. 优化得到U=O/U=N距离与实验值符合; 键级和电子结构分析显示U=O_exo/U=N有部分三重键特征; 由于受Li离子扰动,U=O_endo强度则介于单键和双键之间. 计算表明O=U=NH和O=U=O成键相近,均具有对称和反对称伸缩振动频率,而取代基Me和Ph耦合作用使得U=N-C吸收峰出现在高频区域. 酰氧和酰亚胺基团交换反应计算发现独特Pacman结构配合物的反应能相对五角双锥型配合物的有所降低,其中=O与=NMe交换反应最易实现; A离子变换不但能调控配合物结构和特征振动谱,还可降低基团交换反应能.     

水溶液中四种脱氧核苷酸与水合铀酰离子相互作用的理论计算

运用密度泛函理论(DFT)方法 M06-2X,在相对论有效势基组水平下研究水溶液中水合铀酰脱氧核苷酸配合物[UO2(dNMP)(H2O)3]2+(d NMP=单磷酸脱氧核苷酸)的几何结构、能量和电子结构等性质,采用极化连续介质模型考虑水溶剂环境。结果表明,除了脱氧胸苷酸,其它脱氧核苷酸均以磷酸基团P=O键与铀原子形成的配位结构最稳定,4类配离子U=O键长值较接近,但配位键键长有所不同。脱氧腺苷酸配离子的总结合能最大,但脱氧腺苷酸变形能最小。振动光谱分析发现U=O键和P=O键伸缩振动频率均发生红移,脱氧腺苷酸配离子的变化程度最大。电子密度拓扑分析表明U-dNMP键和U-OH2键具有离子键性质。电荷转移分析显示配体片段向铀酰离子发生了电子转移,脱氧腺苷酸配离子中配体转移的电荷数最多。轨道成分分析表明,高占据轨道贡献主要来自脱氧核苷酸配体π轨道,而低阶空轨道基本是U的5f轨道组成,脱氧鸟苷酸配离子的HOMO-LUMO能级差最小。     

醋酸铀酰负离子气相分解反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT), 选择杂化密度泛函TPSSh和TZVP基组, 对一个UO₂(CO₃)₃^4-负离子的结构进行优化, 理论计算所得结果(键长等参数)与实验数据一致. 应用TPSSh/TZVP(ECP)方法对醋酸铀酰负离子UO₂(CH₃COO)₃^-的气相分解反应进行了理论计算, 成功地解释了含+5价铀的气相自由基负离子的稳定性, 并对2个负离子(CH₃COO)UO₂CH₃^-和CH₃UO₂OH^-分别与水的复分解反应进行了理论计算, 所得数据与质谱的实验结果较好地吻合.     

BeQ2衍生物中金属配体间相互作用对前线分子轨道和非线性光学性质影响的理论研究

采用从头算HF及密度泛函理论(DFT)B3LYP方法对8-羟基喹啉铍(BeQ2)及其取代衍生物Be(MQ)2,Be(CNQ)2的稳定结构及结合能进行计算.在此基础上,系统分析了前线分子轨道组成及体系非线性光学系数的变化.计算结果表明,金属-配体间的相互作用使非线性光学系数增大,且γ比β增大得多;CH3和CN的推拉电子取代均使结合能降低,电子离域性增强,非线性光学性质得以改善.     

氟、氯和甲基取代丁二酰亚胺的结构、红外光谱和热力学性质的密度泛函理论研

用密度泛函理论（DFT）的B3LYP方法（6－31G基组）,计算研究了丁二酰亚胺（SIM）的氟、氯和甲基取代物（SIMF,SIMCI和SIMMe)的几何构型、电子结构、红外光谱和热力学性质,讨论了取代基效应。结果表明,SIMF和SIMCI均为平面构型,SIMMe接近平面构型。羰基伸缩振动频率（vc=o)均分裂为两个谱带,低频带出现在1734-1771cm^-1,高频带出现在1792－1822cm^-1,且前者强于后者。与SIM相比,吸电子基（F和CI）使vc=0和偶极矩增大,推电子基（CH3）的影响正相反。由校正频率计算了298－800K温度范围的热力学性质熵（S°）和热容（Cp°）。     

单核和双核钴羰基-亚硝基配合物的理论研究

利用密度泛函理论研究了钴羰基-亚硝基配合物Co(NO)(CO)n (n=1～4) 和Co2(NO)2(CO)n(n=2～5)体系.Co(NO)(CO)n (n=1～4)的低能构型和前人研究的等电子体Ni(CO)n+1类似,并且理论预测还可能存在热力学不稳定的具有弯曲的NO配体的Co(NO)(CO)4.理论预测Co2(NO)2(CO)n (n=2～5)的各不同异构体的构型非常相似,能量也很接近,因此其势能面非常复杂,但是其异构体的构型与前人理论预测的等电子体Ni2(CO)n+2非常类似,即Co2(NO)2(CO)5,Co2(NO)2(CO)4和Co2(NO)2(CO)3分别有1,2和3个桥配体.离解能计算表明,对双核钴化合物,羰基解离将比Co-Co键断裂更容易.     

含吡啶配体过渡金属(M=Cr(0),Mn(Ⅰ),Fe(Ⅱ),Co(Ⅲ))配合物二阶NLO性质的DFT研究

采用密度泛函理论（DFT）B3LYP／6-31G（d）方法对含吡啶配体的过渡金属（M=Cr（0）,Mn（Ⅰ）,Fe（Ⅱ）,Co（Ⅲ））配合物的几何构型进行优化,进一步结合有限场（FF）方法,计算其二阶NLO系数．结果表明,吡啶配体和中心金属原子之间的配位键键长随中心金属价态升高逐渐减小,增加吡啶配体的共轭链长度使极化率变得更大．共轭桥的增长有利于分子内电荷转移,对应体系的二阶NLO系数较大．     

含有刚柔混合多羧酸配体的新型稀土配位聚合物[Ce(pydc)(Hglu)]_n的水热合成、结构和性质

<正>近年来,设计合成新型的金属-有机配位聚合物受到了人们的青睐,由于它们在结构上的多样性导致了它们在磁性、催化、电子导体等领域具有广泛的潜在应用[1-4]。因此,在设计合成这些配合物的过程中,金属和配体的选择对其结构性质都会产生很大的影响。其中,在金属选择中,我们发现具有高配位数的稀土元素有助于合成结构新颖的配位聚     

吡啶二亚胺过渡金属配合物的二阶非线性光学性质

采用密度泛函理论(DFT) B3LYP方法,对8个吡啶二亚胺配合物的几何结构、电子光谱和二阶非线性光学(NLO)性质进行了计算和分析.结果表明,配合物的极化率受副配体和中心金属离子的影响不大,副配体对配合物二阶NLO系数的影响也不明显.随金属离子d电子数的增加,配合物二阶NLO系数(β)有所减小,同一族金属离子随半径增大,其配合物相应的βtot值增加.配合物中的金属离子起到供电子作用时,配合物最大振子强度下的跃迁能较小,其相应的βtot值较大.     

以苯基吡唑为主配体的Ir配合物电子结构和光谱性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)的B3LYP方法对以苯基吡唑ppz为主配体的4种Ir配合物Ir(ppz)₃, Ir(ppz)₂(acac), Ir(ppz)₂(pic)和Ir(ppz)₂(dbm)的电子结构和光谱性质进行了理论研究. 计算结果表明, 辅助配体的改变对Ir配合物的最高占据轨道(HOMO)的影响不大, 但会显著的降低分子最低空轨道(LUMO)的能级, 从而调节Ir配合物的HOMO和LUMO间的能隙. 4种配合物对应的发射跃迁分别为Ir(ppz)₃:d(Ir)+π(ppz)→π*(ppz); Ir(ppz)₂(pic):d(Ir)+(ppz)→π*(pic); Ir(ppz)₂(acac), Ir(ppz)₂(dbm):d(Ir)+π(acacdbm)→π*(acacdbm). 金属配合物的发光颜色可以通过选择合适的辅助配体调节.     

The Heat of Formation of the Uranyl Dication: Theoretical Evaluation Based on Relativistic Density Functional Calculations

By using a set of model reactions, we estimated the heat of formation of gaseous UO₂²⁺ from quantum‐chemical reaction enthalpies and experimental heats of formation of reference species. For this purpose, we performed relativistic density functional calculations for the molecules UO₂²⁺, UO₂, UF₆, and UF₅. We used two gradient‐corrected exchange‐correlation functionals (revised Perdew–Burke–Ernzerhof (PBEN) and Becke–Perdew (BP)) and we accounted for spin‐orbit interaction in a self‐consistent fashion. Indeed, spin‐orbit interaction notably affects the energies of the model reactions, especially if compounds of U^IV are involved. Our resulting theoretical estimates for Δ_f (UO₂²⁺), 365±10 kcal mol^?1 (PBEN) and 370±12 kcal mol^?1 (BP), are in quantitative agreement with a recent experimental result, 364±15 kcal mol^?1. Agreement between the results of the two different exchange‐correlation functionals PBEN and BP supports the reliability of our approach. The procedure applied offers a general means to derive unknown enthalpies of formation of actinide species based on the available well‐established data for other compounds of the element in question.     

Studies on the Interaction of Dinitratobis（phen） Cadmium Complex with DNA

DNA-binding properties of the dinitratobis（phen） cadmium complex [Cd（phen）2（NO3）2] （where phen = 1,10-phenanthroline） have been investigated with absorption titration, fluorescence spectroscopy, viscosity measurement, molecular modeling and density functional theory （DFT） calculations. The results indictate DNA-binding mode of the complex to be weak groove binding rather than partial intercalative interaction expected of the extended planar aromatic phen ring. In addition, the DNA cleavage study was carried out by gel electrophoresis experiment. The results showed that the complex both hardly cleaves pBR322 DNA in the absence and present ascorbate. So it is suggested that the formation of cadmium complex can decrease cadmium toxicity to some extents.     

Theoretical Studies on the Spin Exchange Interaction in Copper(II) Complexes Coordinated with Nitronyl Nitroxide

In the recent years, a wide variety of transition metal complexes with the nitronyl radical ligands have been reported1,2. These systems display the various magnetic behaviors (ferro- or antiferro-magnetism) between the unpaired electrons on the radical ligands and on the paramagnetic metal ion center. However, few theoretical studies on the metal-radical complexes were reported and quite few are known about the nature of the exchange coupling interactions. In this work, we are interested i…     

Theoretical Studies on Complexes of Calcium Ion with Amino Acids

The complexes formed by calcium ion and 12 common amino acids were investigated systematically in the gas phase at the level of MP2/6-311＋＋G（d,p）//MP2/6-3 1G（d,p）.The results show that the salt-bridge structure is the most preferred motif for Ca2＋ binding aliphatic amino acids without heteroatom in the side chain,while charge-solvated（CS） structure is the most preferred motif for Ca2＋ binding other amino acids except for glutamine and lysine.IR spectra of Gln-Ca2＋ and Asn-Ca2＋ complexes were calculated and compared well with the available experiments.From the study in aqueous solution,the bidentate salt-bridge structure was determined to be the most favorable for all the twenty kinds of amino acids to chelate Ca2＋ to both the oxygen atoms of the negatively carboxylate group in the backbone.     

呋喃-乙酸分子间相互作用的量子化学研究

用密度泛函理论B3LYP方法选取6-311＋＋G(d,p)基组对呋喃-乙酸复合物进行了量子化学计算研究, 通过在相同水平下的频率振动分析发现了该势能面上6个极小值点, 其最稳定构型对应一强O…H—O型氢键, 其结合能在消除基组重叠误差后为－20.87 kJ•mol^－1. 通过自然键轨道(NBO)分析, 研究了电荷转移及轨道相互作用. 通过自洽反应场(SCRF)理论中的Onsager 溶剂模型在介电常数分别为1.0, 2.247, 4.9, 7.58, 10.36, 20.7, 32.63, 38.2, 46.7, 78.39的不同溶剂环境下重新优化呋喃与乙酸势能面上最稳定构型A, 研究了溶剂对呋喃-乙酸复合物几何构型、电荷分布、偶极矩以及结合能的影响. 发现溶剂化作用增大了呋喃与乙酸分子间的结合能, 导致O…H距离减小, H—O振动频率红移. 当溶液介电常数在1.0～32.63范围时, 溶剂效应十分显著, 当介电常数大于32.63后, 溶剂化作用几乎达到了极限.     

Thermodynamic Estimate of pKa Values of the Carboxylic Acids in Aqueous Solution with the Density Functional Theory

The 96 pK_a values of 85 carboxylic acids in aqueous solution were calculated with the density functional theory method at the level of B3LYP/6‐31+G(d,p) and the polarizable continuum model (PCM) was used to describe the solvent. In the calculations of pK_a values, the dissociation Gibbs free energies were directly calculated using carboxylic acid dissociation reactions in aqueous solution, i. e., no thermodynamic cycle was employed, which is different from the previous literatures. A highly significant correlation of R²=0.95 with a standard deviation (SD) of 0.36 between the experimental pK_a values and the calculated dissociation Gibbs free energies [ΔG(calc.)] was found. The slope of pK_a vs. (G(calc.)/(20303RT) is only 47.6% of the theoretically expected value, which implies that the ΔG(calc.) value from the theoretical calculation is larger than the actual one for all 85 carboxylic acids studied. Thus, by adding the 0.476 scaling‐factor into the slope, we can derive a reliably procedure that can reproduce the experimental pK_a values of carboxylic acids. The pK_a values furnished by this procedure are in good agreement with the experimental results for carboxylic acids in aqueous solution.     

二甲胺与亚硝酸反应生成N,N-二甲基亚硝胺的理论研究

应用量子化学计算方法在CCSD/6-311＋G(d,p)//B3LYP/6-311＋G(d,p)水平上对二甲胺(DMA)与亚硝酸作用形成N,N-二甲基亚硝胺(NDMA)的反应机理进行了研究. 分别讨论了DMA与一分子亚硝酸直接反应的途径和两分子亚硝酸先反应生成活性中间体N₂O₃再与DMA作用的间接反应途径. 计算结果表明, DMA与亚硝酸间接反应的活化能比直接反应的低约55 kJ/mol, 由此可推断DMA与亚硝酸生成NDMA的反应是以两分子的亚硝酸先生成ONNO₂再亚硝化DMA为主要反应途径. 这一结论和NDMA的形成速率与亚硝酸的浓度的平方成正比的实验结果相一致.     

聚磷氮烯及其衍生物电子结构的理论研究

用分子轨道和晶体轨道方法,对聚磷氮烯及其衍生物的电子结构进行了研究,以期更深入地了解聚磷氮烯的结构和性能.研究发现,链状聚磷氮烯和环状三聚磷氮烯为平面结构,其它的环状聚磷氮烯则为巢式结构,吸电子基团取代有使环状聚磷氮烯主链环取平面结构的倾向.研究还发现,无论是链状还是环状聚磷氮烯,都表现为半导体.取代基效应表明,吸电子基团-F和-CN的取代,使聚合物的电子亲和势(EA)和电离能(IP)均增大,能隙减小,给电子基团-CH₃和-OCH₃的取代,使聚合物的IP减少;吸电子基团取代有利于n-型掺杂,给电子基团取代有利于p-型掺杂,但都不改变其半导体的特性.     

钒离子与乙烷反应的理论研究

用量子化学方法在UB3LYP／6－311＋＋G（3df,3pd)水平上研究了一阶钒离子与乙烷的反应，找到了[VC2H6]^ 势能面上各驻点的结构，分析了反应过程中有关的电子转移性质，给出了CH4和H2的还原消队理。结果表明：CH4消除反应一般按加成－消除机理进行，在高能条件下也可按协同机理进行；H2分子消除反应，一般按1，2－H2分子消除机理进行，在高能条件下也可按1，1－H2分子消除机理进行。计算表明：能量最有利的反应通道是V^ C2H6→V(C2H4)^ H2，该反应放热11.82kJ/mol。