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本论文采用Gaussian09(B01)软件包,使用密度泛函方法对不同取代基的烷基羰基钴与酰基羰基钴间平衡及几类非经典杂化多并苯体系的对称性破缺现象进行了研究。
在烷基羰基钴与酰基羰基钴间平衡的研究中,计算了具有不同大小体积或吸电子性的烷基羰基钴与其酰基钴之间的平衡及其脱羰基反应机理。计算结果显示除乙酯基甲基四羰基钴外,其他体系中酰基钴能量都低于烷基钴,酰基烷基钴为主要存在形式。各烷基羰基钴进行脱羰基反应得到的产物能量都比酰基羰基钴高,难以稳定存在,脱羰基反应很难进行,体系中只会存在烷基羰基钴与酰基羰基钴之间的平衡。随着基团体积的增大,酰基氧原子配位中间体相对于酰基羰基钴的能量逐渐降低,同时酰基羰基钴脱羰基步骤的能垒不断降低;另外,随着基团吸电子性的加强,酰基氧原子配位中间体相对于酰基羰基钴的能量和脱羰基步骤的能垒都升高。
在非经典杂化多并苯体系的对称性破缺现象的研究中,计算了双噻吩并苯、双环戊二烯并苯、单噻吩并苯、双噻唑并苯、双噻二唑并苯和双吡啶并苯几个体系分子的对称性破缺态、自旋污染和HOMO-LUMO带隙值等性质。
计算结果证明各个体系中均存在对称性破缺多自由基这一现象,随着重复单元数目的增加,自旋污染(<)S2(>)数值增加,对称性破缺现象越明显,三重态与对称性破缺态间的能量差不断减小,而闭壳层单重态与对称性破缺态之间的能量差逐渐升高,对称性破缺态成为基态。分子对称性破缺态的HOMO-LUMO带隙值逐渐减小,但减小的趋势逐渐放缓,趋向于一恒定值。另外,根据结果,在并苯体系中加入其它共轭体系或者杂原子会对分子的性质产生较大影响。