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文檔簡(jiǎn)介
1、隨著量子化學(xué)計(jì)算方法的迅速發(fā)展,化學(xué)家們開(kāi)始探索非經(jīng)典成鍵結(jié)構(gòu),其中的平面碳化學(xué)開(kāi)辟了碳化學(xué)的一個(gè)新方向。進(jìn)入新世紀(jì)的十余年來(lái),經(jīng)過(guò)研究人員的不斷探索,平面碳化學(xué)已經(jīng)從平面四配位碳(planar tetracoordinate Carbon(ptC))擴(kuò)展到平面五配位碳(planar pentacoordinate Carbon(ppC))和平面六配位碳(planarhexacoordinate Carbon(phC))以及平面多配位的
2、其他主族元素(如N,O,Si等)和過(guò)渡金屬元素(如Ag,Au,Co,Ru,Cd,Hg等)體系。為了拓展這一課題的研究廣度和深度,人們?cè)噲D發(fā)現(xiàn)更多的穩(wěn)定平面多配位體系,而這些體系往往是勢(shì)能面上的全局極小值點(diǎn),即全局極小分子。本論文中,我們采用量子化學(xué)從頭算(ab initio)方法,運(yùn)用等價(jià)電子體原理,較為系統(tǒng)地研究了平面五配位碳(ppC)和平面六配位碳(phC)體系,設(shè)計(jì)出了新的ppC和phC全局極小分子,初步探究了CB3X2q體系,進(jìn)
3、一步豐富了平面化學(xué)的內(nèi)容。全文共分為五章:
第一章,介紹了平面碳化學(xué)的發(fā)展、現(xiàn)狀及本論文的主要研究?jī)?nèi)容。
第二章,介紹了設(shè)計(jì)平面碳化合物分子的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法。
第三章,我們以phC分子CB62-為起點(diǎn),通過(guò)等價(jià)電子替換的方式設(shè)計(jì)了phC分子D3hCO3Li3+、CN3Be3+和C4B3+并研究了它們的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。結(jié)果表明phC結(jié)構(gòu)的D3h C4B3+是一個(gè)高能異構(gòu)體無(wú)法而被實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn);CO3Li3+可以
4、作為熱力學(xué)穩(wěn)定的(全局極小分子)phC分子被試驗(yàn)檢測(cè)到;雖然phC結(jié)構(gòu)的D3h CN3Be3+不是全局極小分子(能量高6.1 kcal/mol),但從頭算分子動(dòng)力學(xué)模擬和開(kāi)環(huán)異構(gòu)化反應(yīng)研究表明它可以作為動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的平面六配位碳分子被試驗(yàn)檢測(cè)到。
第四章,我們同樣通過(guò)等價(jià)電子原理,以全局極小ppC分子CAl5+為起點(diǎn),以二價(jià)陰離子型分子為目標(biāo)設(shè)計(jì)了ppC分子CAl2Be32-以及鹽化合物L(fēng)iCAl2Be3-。勢(shì)能面分析表明,含有
5、ppC的CAl2Be32-和LiCAl2Be3-是勢(shì)能面上的全局極小結(jié)構(gòu)。與CAl2Be32-相比,LiCAl2Be3-的ppC核心的結(jié)合與電子結(jié)構(gòu)并沒(méi)有明顯變化,但分子的穩(wěn)定性卻得到了很大的提高。所以在實(shí)驗(yàn)上,CAl2Be32-更容易以其鹽的的形式實(shí)現(xiàn)。
第五章,我們基于對(duì)構(gòu)建超芳烴(Hyperene) ppC分子家族的結(jié)構(gòu)單元的重新理解,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)了新的超芳烴家族CB3X2q(q=±1)分子,我們發(fā)現(xiàn)元素周期表中的大部分主
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