富勒烯衍生物C50X(X=SiH2,PH,S)的结构及稳定性的理论研究.pdfVIP

V01．29 高等学校化学学报 No．12 2008年12月 CHf=MI(：ALJOURNALOF(：HINESEUNIVIcRSITIES 2413—2419 结构及稳定性的理论研究 许秀芳，尚贞锋，李瑞芳，赵学庄 (南斤大学化学系，天津300071) 与稳定性，计算结果表明，siH：基团、PH基团与s原了在c。七环加成的优先加成位置相同，都为c3一c4 PH，s)各异构体稳定性的主要因素，因加成位置以及发生加成反应的c—c键的单双键类型的不同，可能是 张力、共轭效应或者二者的共同作用．进一步比较r 构和稳定性等，并总结出规律性的结论，即加成原子的大小和加成位置c～c键的类型是影响形成开环或闭 环结构的c。环加成衍生物的两种主要圉素． 关键词C。环加成衍牛物；结构；稳定性 中图分类号0641 文献标识码A 文章编号025l川90(2008)12彩13聊 富勒烯特殊的物理性质¨。o吸引许多化学家设计、合成了一些预期具有特定功能的富勒烯衍生 物，如，可能具有生物活性的含磷、硫的富勒烯衍生物。4曲]，甯勒烯的环加成衍生物是其中很重要的 一类化合物．c600。h101，c砷o【¨121，c60NHJ3‘41，c∞cH≯163和c，ocI圳7‘83等环加成衍生物虽然简 单，却对合成其它有机的、有机金属的和高聚的富勒烯衍，卜物具有重要作用．这些物质的合成和表征 促进了相应的理论计算研究的开展u虬22 J．然而，由于小富勒烯非常活泼而且相对小稳定，一直以来人 们对富勒烯及其衍生物的研究大多集中在c∞、c铀及高碳富勒烯上．自从1998年c拍被合成出来i23l， 小寓勒烯及其衍生物引起r人们的关注Ⅲ以7|．作为小富勒烯家族中的重要一员，c舶一直被认为可能 是碳原子数小于60的最稳定的富勒烯，最近，C，。cl。。的成功分离瑚。证实了这一理论预测．我们曾对含 进一步揭示了小富勒烯衍生物稳定结构的规律性． 1理论计算方法 型优化，并与用B3LYP／6-31G’得到的结果进行了比较(见表1)，结果表明，用HF／3．21 G方法研究 c卯x各种异构体的结构和稳定性是町靠的．进一步用HF／3．21G方法对各种异构体进行r频率分析， 以确定各种稳定结构在势能面j：是能照最低点．由于基组对NICS值(Nucleuschemical ind印endent 上采用HF／6—31G方法进行的．所有计算均用Gaussian 03程序‘32。完成．c，。(D，。)母体碳笼各类碳原子 收稿日期：2008_019一lO． 基金项目：国家“几七三”计划(批准号：2006CB932900)资助． 联系人简介：许秀芳，女，博I：，副教授，丰要从事皱化汁算和分子动力学模拟．E—mil：xxfang@nankai．edu．cn 赵学庄，男，教授，博士生导师，主要从事蟹化计算分子动力学模拟．E．mail：z11∞)【zh@n—kai．edu．cn 万方数据万方数据 高等学校化学学报 V01．29 的杂化和张力用POAv程序‘331计算完成． l TotaI theisome玮of TaMe calculatedHB／3．2IG energi髑(hartr∞)ofC蛐S using andB3LYP／6-31G’meth似lS 2结果与讨论 2．1 C卯X(X=SiH2，PH，S)的开环和闭环异构体 理论计算结果Ⅲ以刊表明，c如的两种最稳定异构体分别