劉勇,鄧永菊,肖明,池賢興

(1.湖北第二師范學(xué)院物理與電子信息學(xué)院,湖北 武漢 430205;2.溫州大學(xué)物理與電子信息學(xué)院,浙江 溫州 325027)

芳香性概念是近兩個(gè)世紀(jì)以來(lái)化學(xué)中最重要的概念之一.根據(jù)這一概念,人們對(duì)苯分子等化合物的特殊穩(wěn)定性給出了非常滿意的解釋.例如芳香性穩(wěn)定化能(ASE)無(wú)論是實(shí)驗(yàn)測(cè)定值還是理論計(jì)算都依賴于參照體系的選擇.目前為人們所廣泛接受的芳香性內(nèi)涵是能量、結(jié)構(gòu)和磁性的統(tǒng)一判據(jù)[1].芳香性分子大都具有環(huán)狀平面結(jié)構(gòu)和完全相等或近乎相等的鍵長(zhǎng)，與反芳香性比較,芳香性體系都具有較反常的質(zhì)子NMR化學(xué)位移、核獨(dú)立化學(xué)位移(NICS)以及大的磁化率張量.這些特性使其在非線性光學(xué)材料、導(dǎo)體、催化劑、吸附等方面有著潛在的應(yīng)用前景.因此, 對(duì)芳香性團(tuán)簇進(jìn)行量子化學(xué)計(jì)算,深入揭示分子團(tuán)簇的電子結(jié)構(gòu)和成鍵特征,不斷加深對(duì)其組成-結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系的認(rèn)識(shí),可以為其潛在的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ).研究芳香性團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),還有助于人們深入理解組成元素的成鍵特性、化學(xué)鍵性能以及凝聚相的形成機(jī)制,有利于指導(dǎo)新物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)和合成.不論從學(xué)術(shù)理論還是技術(shù)應(yīng)用的觀點(diǎn)看,它都具有極大的重要性和廣闊的潛在應(yīng)用前景.

1 計(jì)算方法

采用Guassian 03W[12]程序,在B3LYP/LANL2DZ密度泛函水平上對(duì)團(tuán)簇進(jìn)行幾何優(yōu)化.所有優(yōu)化的結(jié)果在B3LYP/LANL2DZ水平上用于對(duì)力常數(shù)矩陣對(duì)角化獲得的諧振頻率分析,獲得了能量校正的零點(diǎn)校正能(ZPE),并通過(guò)頻率計(jì)算所有的結(jié)構(gòu)都是穩(wěn)定型.在上述B3LYP/LANL2DZ優(yōu)化的幾何結(jié)構(gòu)上,采用CSGT方法計(jì)算磁化率張量,GIAO方法計(jì)算NICS值.

2 結(jié)果與討論

圖1 在B3LYP/LANL2DZ基礎(chǔ)上得到的優(yōu)化結(jié)構(gòu)

表團(tuán)簇優(yōu)化結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)、虛頻數(shù)與電子能量 (鍵長(zhǎng):10-1 nm；鍵角:°;Etot:Hartree)

表的原子化能

從表2中可以看出計(jì)算得到的芳香性穩(wěn)定化能(AE)均為較大的負(fù)值,表明該團(tuán)簇具有芳香性.

χanis=χzz-(χxx+χyy)/2.

表團(tuán)簇與苯的NICS(10-6 cgsu),χanis(10-6 cgsu) for 值

圖團(tuán)簇的HOMO軌道圖形

3 結(jié)論

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