论文部分内容阅读
分子形貌理论是通过在分子的轮廓上附着电子密度来表征分子的大小和性质的。本文使用分子形貌理论对64个五元杂环化合物以及24个furan和pyrrole的衍生物的电子轮廓密度、体积和表面积、键单电子作用势势垒Dpb,、环点处单电子作用势势垒Dpr、以及电子密度的均匀度ED等性质进行了相关计算。探讨了 Dpb与化学键强弱的关系,Dpr与极化率的关系,以及ED与芳香性的关系,具体内容如下。(1)在MP2/6-311++G(3df,3pd)水平下,获得了 64个五元杂环的低能几何构型,并采用相同方法计算各分子的各项同性平均极化率,使用MP2/6-31G方法计算分子的第一电离能。使用MELD程序包和我们自编程序,采用CISD/3-21+G(d,p)方法计算这些体系的单电子作用势,以及这些分子的分子形貌模型和等电子密度模型的体积和表面积。使用Matlab绘制分子形貌图,在单电子作用势的基础上,探讨这些分子的化学键的单电子作用势势垒Dpb与各自相应的键长的关系,得出Dpb可以来表征化学键的强弱;探讨这些分子平面环心处作用势势垒Dpr与分子极化率的关系,可知Dpr可以描述分子的变形性;计算垂直于分子平面方向上的边界轮廓界面的电子密度,探讨电子密度的均匀度ED与芳香性的关系,并与其他表征芳香性的定量描述符进行比较。最后将分子的各部分性质按取代杂原子数目不同进行排列,寻找相关规律。(2)以furan和pyrrole为基础构型,在不同的取代位用八种不同的取代基(包括吸电子基团和供电子基团)取代,得到24个不同的衍生物。在MP2/6-311++G(3df,3pd)水平下优化这24个结构,并用MP2/6-31G方法计算第一电离能。在MELD程序包中用自编程序计算这些分子的单电子作用势,得到不同结构中相同化学键的Dpb值和环心处Dpr值,探讨第一电离能、Dpb和Dpr随取代基的变化情况。本文通过对一系列五元杂环化合物及其衍生物分子形貌及相关性质的分析,初步得出了五元杂环化合物的性质随杂原子数目和取代基的种类的变化规律,为以后更加系统的探讨五元杂环化合物提供了一定的理论参考。