四唑化合物及四唑与水二聚体分子间相互作用的理论研究

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用密度泛函理论(DFT)B3LYP,在6-311++G**和aug-cc-pVDZ两种基组水平上,分别计算求得1H-和2H-四唑二聚体势能面上八种优化几何构型(1,2,3,4,5,6,7 and 8),发现6-311++G)**)和aug-cc-pVDZ两种基组水平下求得的同一二聚体的几何构型相差不大。计算求得的八种1H-和2H-四哗二聚体中,1H-四唑二聚体两种,2H-四唑二聚体三种,1H-和2H-四唑混合二聚体三种。在DFT-B3LYP/6-311++G**水平下计算求得八种四唑二聚体BSSE值分别为:2.78、2.28、2.97、2.75、2.74、2.18、1.23和3.10kJ/mol,ZPE校正值分别为:4.88、4.18、3.87、3.65、3.54、3.22、2.87和4.34 kJ/mol;经基组叠加误差(BSSE)和零点能校正后,求得1H-和2H-四唑二聚体分子间最大相互作用能为-43.71kJ/mol。电荷分布与转移分析表明,二子体系间的电荷转移很少,但接触点上氮原子和邻近氮原子电荷变化较大。由自然键轨道(NBO)分析揭示了分子间相互作用的本质。 在DFT B3LYP/6-311++G**水平下,求得1H-和2H-四唑与水的二聚体势能面上4种优化几何构型和电子结构,每种四唑单体与水均形成两种二聚体。4种四唑单体与水二聚体在B3LYP/6-311++G**水平下的BSSE分别为:3.95、2.52、2.57和4.03kJ/mol,ZPE校正能量分别为:7.00、5.27、4.04和5.93kJ/mol,这表明进行BSSE和ZPE校正都是必要的。经基组叠加误差(BSSE)和零点能校正后,1H-和2H-四唑与水二聚体分子间最大相互作用能为-37.68 kJ/mol。电荷分布与转移分析表明,二子体系间的电荷转移很少,但但接触点上氮原子和氢原子电荷变化较大。由自然键轨道(NBO)分析揭示了分子间相互作用的本质。 基于统计热力学,求得温度200.00~800K范围从单体形成二聚体的热力学性质变化。低于298.15K,1H-四哗单体能自发生成两种较稳定的二聚体;1H-和2H-四唑与水能分别自发形成两种接触点均为N-H…O的二聚体。
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