硅化合物及其分子间相互作用的量子化学研究

摘要

硅化合物，一直是人们关注的焦点。早在上个世纪八十年代末，一些实验化学家们，就开始合成并分析了硅苯和1，3，5-三硅苯及它们的衍生物，而理论化学家们也做过大量硅苯、1，3，5-三硅苯的相关计算。
　　本文主要采用了密度泛函理论，分别在wB97X-D/def2-TZVPP、MP2/def2-TZVPP水平下，优化硅苯几何结构，在wB97X-D/def2-TZVPP水平下，优化1，3，5-三硅苯几何结构。通过谐振动频率计算，验证具有C2V对称性的平面硅苯及具有D3h对称性的平面1，3，5-三硅苯均没有虚频，是稳定的平衡构型。在B97X-D/def2-TZVPP水平下，对硅苯二聚体(C5SiH6)2可能存在的π…π、Si—H…π、C—H…π结构进行优化，对1，3，5-三硅苯二聚体(C3Si3H6)2可能存在的π…π、Si—H…π、二氢键结构进行优化，分别计算了它们二聚体的结合能和谐振动频率。计算结果表明，硅苯二聚体中，总能量的极小结构是C1构型，结合能为-5.302 kcal/mol；Si—H…π构型的结合能为-4.271 kcal/mol；最不稳定的是C—H…π构型，结合能为-4.174 kcal/mol。1，3，5-三硅苯二聚体(C3Si3H6)2中，总能量的极小结构是D3d构型，结合能为-8.528 kcal/mol，其他二聚体构型均存在虚频，在理论上不能稳定存在。对稳定的硅苯二聚体、1，3，5-三硅苯二聚体做了SCS-SAPT0/def2-TZVPP能量分解，发现对前者来讲，最主要的吸引作用均为色散能，静电能的贡献次之，诱导作用最弱；而1，3，5-三硅苯二聚体则以静电作用为主，色散贡献次之，诱导作用最弱。

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第一章 前言

1.1 硅化合物的应用

1.2研究背景

1.3 课题的意义及主要内容

第二章 理论基础

2.1 密度泛函理论

2.1.1 密度泛函理论基础

2.1.2 ωB97X-D密度泛函

2.2 基函数重叠误差与均衡校正法

2.3 Mφ ller-Plesset微扰理论

2.4 对称匹配微扰理论

第三章 计算细节

第四章 结果与讨论

4.1 硅苯

4.1.1 硅苯的结构优化及谐振动频率

4.1.2 硅苯的共轭π键

4.1.3 硅苯的静电势

4.1.4硅苯二聚体的结构及谐振动频率

4.1.5硅苯二聚体结合能的能量分解

4.2三硅苯

4.2.1三硅苯的结构优化及谐振动频率

4.2.2三硅苯的共轭π键

4.2.3三硅苯的静电势

4.2.4三硅苯二聚体的结构及谐振动频率

4.2.5 三硅苯二聚体结合能的能量分解

第五章 结论

参考文献

致谢

附录