烃类自由基离子性质和小分子电子激发态的理论研究

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烃类自由基阳离子用量子化学ab initio计算方法结合Jahn-Teller理论分析对苯分子阳离子(C<,6>H<,6><+>)、正烷烃阳离子(CH<,4><+>,C<,2>H<,6><+>,C<,3>H<,8><+>,C<,4>H<,10><+>,C<,5>H<,12><+>)、正烯烃阳离子(C<,2>H<,4><+>,C<,3>H<,6><+>,C<,4>H<,8><+>,C<,5>H<,10><+>,C<,6>H<,12><+>)和环烷烃阳离子(C<,3>H<,6><+>,C<,5>H<,10><+>,C<,6>H<,12><+>)的分子结构、电子态和自旋性质(超精细结构)进行了研究.以上各离子中的质子各向同性(a(H))和各向异性(A(H))超精细偶合常数均有ESR实验值.计算预言的这些阳离子的a(H)和A(H)值与实验值符合得都很好.在此我们仅以以下两个阳离子为例描述这些研究.1.苯分子阳离子 对苯分子阳离子,我们应该考虑<2>B<,2g>和<2>B<,1g>两个JahnTeller畸变态.用MP2方法预言了<2>B<,2g>和<2>B<,1g>态的优化构型、总能量、频率分析结果以及a(H)和A(H)值.2.正戊烷阳离子孙在B3LYP/6-311G(d,p)水平上进行计算,首次得到了正戊烷阳离子(反式-反式)的非对称性构型,即中间两个C-C键之一被拉长的C<,s>构型.B3LYP和CI的计算结果均表明C<,s>构型比C<,2v>(<2>B<,2>)构型能量低.C<,s>构型的a(H)计算值与实验值均符合得很好.理论分析表明正戊烷阳离子的C<,s>构型是pseudo-Jahn-Teller效应的结果.
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