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芳香性是许多具有4n+2离域π电子体系的有机和无机化合物稳定性量度的重要指标。自上世纪中叶以来,有关芳香性的理论和实验研究(包括磁效应,芳香性稳定化能,结构特征)一直是人们关注的课题。前人研究的结果表明,存在4n+2离域π电子体系的(CH)nm和(BCO)nm(n=3-6,m=-1~+2)以及C5XH5(X=O,S)具有芳香性。在本论文中,利用不同计算方法和多种芳香性判据,对与以上分子等电子体的四类单环硼氮化合物的芳香性进行了详细的从头计算(ab intio)和密度泛函(DFT)理论研究。 第一章介绍芳香性概念的发展,芳香性的判据,并综述了环状硼氮化合物的研究现状以及本课题的研究意义。第二章是计算方法的理论基础,介绍了Hartree Fock自洽场(HF-SCF),二级微扰(MP2)和密度泛函理论。 在第三、四章中,用从头算HF和密度泛函B3LYP方法在6-311+G*基组水平上,对五种单环硼氮化合物(B2NH2+,BN2H32+,B2N2H42+,B2N3H5,B3N3H6)以及二十七种卤代单环硼氮化合物BnNmHmXn(n=2~3,m=2~3,X=H,F,Cl,Br)进行了几何构型优化,计算了部分环化合物的同键反应芳香性稳定化能,并用GIAO-HF/6-31+G*方法进行了核独立化学位移(NICS)研究。结果表明,单环硼氮化合物具有较高的稳定化能和绝对硬度,整个分子均具有强离域特征。具有4n+2离域π-电子的单环硼氮化合物或离子及卤代衍生物具有明显的芳香性特征及稳定性,而且稳定性的大小与芳香性顺序一致。在各类衍生物中,氯代物芳香性最强。 第五章,我们模拟了与B6(CO)6等电子体且结构相似的单环B-N2分子配合物Bn(N2)nm(n=3~7,m=-1~+2),并分别用HF/6-311+G*和B3LYP/6-311+G**以及MPn/6-311+G**方法计算了该类化合物的结构,频率,芳香性稳定化能及NICS值。结果表明,该类硼氮化合物具有较高的稳定化能和较强的离域特征,首次从理论计算上发现了该类化合物明显的芳香性及稳定性。 最后一章,用HF和B3LYP方法分别在6-31+G*和6-311+G*基组水平上,对可能存在的八种五元环B2N2H4X(X=O,S)硼氮化合物进行了几何构型优化和振动频率计算。在B3LYP/6-311+G**优化构型基础上,计算了部分化合物同键反应芳香性稳定化能。最后用GIAO-HF/6-31+G*方法进行了NICS研究。结果表明,具有4n+2离域π-电子的五元环B2N2H4X(X=O,S)硼氮化合物在理论上具有芳香性。这种芳香性的大小与环上N原子和X原子的成键类型有关,与稳