含氮负离子与COCl反应机理的量子化学研究

摘要

本论文的研究目的在于利用量子化学方法和电子密度拓扑分析方法研究分子体系的结构及性质，从而对反应过程中化学键的变化规律做出正确的描述和分析，为化学键理论的深入研究提供理论基础。 本论文的研究内容分两部分：第一部分是N<,3><'->和NCO<'->与COCl<,2>的反应机理及反应过程中化学键变化的规律，找到了可能的反应通道，为合成高能量密度物质提供了新的可能的途径和方法。第二部分是XNC→XCN，XON→XNO(X=H，F，Cl，Br)的异构化反应及电子密度拓扑研究，找到了反应的结构过渡态变化规律。 全文共分六章进行论述。 第一章对近年来国内外含氮化合物相关反应的实验研究和理论研究的现状进行了综述。 第二章对量子化学计算的基本原理与量子拓扑学理论的发展历史和研究现状进行了简单的回顾和介绍。 第三章和第四章分别对N<,3><'->和NCO<'->与COCl<,2>的反应机理及反应途径中化学键的变化进行了研究。根据量子化学计算的结果得到了反应的反应通道，用电子密度拓扑分析程序讨论了反应途径中化学键的变化情况。 第五章和第六章分别对XNC→)XCN，XON→XNO(X=H，F，Cl，Br)的异构化反应过程中的化学键变化进行了研究。、用电子密度拓扑分析程序分析了异构化反应中关键点的拓扑性质。本论文的创新点: 1、对含氮负离子N<,3><'->和NCO<'->与COCl<,2>的反应机理进行了研究，找到了可能的反应通道，为合成高能量密度物质提供了新的可能的途径和方法。预测了两种潜在的高能量密度物质CO(N<,3>)<,2>和CO(NCO)<,2>。 2、从理论角度提出了合成高能量密度物质CO(N<,3>)<,2>和CO(NCO)<,2>的方法，为合成高能量密度物质提供了新的可能的途径和方法，也为实验上开展此方面的研究提供了理论依据。 3、对XNC→XCN(X=H，F，Cl，Br)异构化反应过程的电子密度拓扑研究发现：xNC→xCN过程中经历了T型结构过渡态，该过程是X-N键逐步向X-C键滑移的过程。 4、对XON→XNO(X=H，F，Cl，Br)异构化反应过程的电子密度拓扑研究发现：XON→XNO过程中经历了XON三元环状结构过渡区域，X-N断裂，X-O键生成。三元环状过渡区的范围按照X=H，F，Cl，Br的顺序，区间范围越来越宽。

目录

文摘

英文文摘

前言

声明

第一章综述———叠氮高能量密度物质的理论及实验研究进展

第二章计算量子化学理论基础

2.1量子化学基本原理和计算方法概述

2.1.1量子化学基本原理

2.1.2计算方法

2.2量子拓扑学基本原理

2.2.1电子密度分布临界点的分类

2.2.2电子密度分布的拉普拉斯量(Laplacian)

2.2.3化学反应过程研究中的电子密度拓扑分析

参考文献

第三章N3-与COCl2反应机理的量子化学及电子密度拓扑研究

3.1反应体系的构型优化和反应途径的确定

3.1.1计算方法

3.1.2结果与讨论

3.2反应途径上化学键变化的电子密度拓扑分析

3.2.1反应R1反应通道(a)、(b)的电子密度拓扑分析

3.2.2反应R2反应通道(c)、(d)的电子密度拓扑分析

3.2.3反应R2反应通道(e)的电子密度拓扑分析

3.3结论

参考文献

第四章NCO-与COCl2反应机理的量子化学及电子密度拓扑研究

4.1反应体系的构型优化和反应途径的确定

4.1.1计算方法

4.1.2结果与讨论

4.2反应途径上化学键变化的电子密度拓扑分析

4.2.1反应R1的反应通道(a)、(b)的电子密度拓扑分析

4.2.2反应R2的反应通道(c)、(d)的电子密度拓扑分析

4.2.3反应R2的反应通道(e)的电子密度拓扑分析

4.3结论

参考文献

第五章XNC→XCN异构化反应及电子密度拓扑研究

5.1计算方法

5.2结果与讨论

5.2.1 XNC→XCN(X=H，F, Cl，Br)异构化反应驻点构型优化与能量计算

5.2.2 XNC→XCN(X=H，F, Cl，Br)异构化反应途径的量子拓扑分析

5.3结论

参考文献

第六章XON→XNO异构化反应及电子密度拓扑研究

6.1计算方法

6.2结果与讨论

6.2.1 XON→XNO(X=H，F,Cl，Br)异构化反应驻点构型优化与能量计算

6.2.2 XON→XNO(X=H，F,Cl，Br)异构化反应途径的量子拓扑分析

6.3结论

参考文献

致谢