异质富勒烯C18BxNy和C22BxNy（x＋y＝2）所有可能异构体的芳香性研究

论文摘要

富勒烯的一个或多个碳原子被其它杂原子取代所形成的物质称为异质富勒烯,由于杂原子的掺入可能会改变富勒烯的价电子数和π-轨道能级,近而会影响富勒烯的芳香性和稳定性。在本论文中我们首次用拓扑共振能（TRE）和百分拓扑共振能（%TRE）方法对由C20 （I h）和C24（D6）产生的异质富勒烯C18BxNy和C22BxNy （x + y=2）及其阳离子和阴离子的芳香性进行了研究,发现杂原子的掺入对它们有一定程度的稳定化作用。计算结果表明,它们的中性分子和阳离子都是反芳香性,高价阴离子具有芳香性。富勒烯是一种缺电子化合物,它们有得到电子形成闭壳层结构的倾向,当各异构体达到闭壳层结构时,芳香性和稳定性最强,并用共轭回路理论和五元环片断解释C18BxNy和C22BxNy芳香性变化的原因。同时还分析了杂原子的取代位置和芳香性之间的关系,发现氮原子容易取代位于三个五元环顶点的碳原子。通过对C20-2nX2n （B, N n=1,2,3,4）的研究,发现TRE方法和NICS方法研究结果不一致,并对NICS方法产生错误结果的原因进行了讨论,我们认为NICS方法并不是一种完美的芳香性判据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 芳香性的概念、判据
• 1.1 芳香性概念的发展
• 1.2 芳香性判据
• 1.2.1 能量判据
• 1.2.1.1 Dewar 共振能
• 1.2.1.2 REPE 指标
• 1.2.1.3 共轭回路共振论
• 1.2.1.4 共振结构数
• 1.2.1.5 微扰分子轨道法
• 1.2.2 几何判据
• 1.2.2.1 Julg 的芳香性指标
• 1.2.2.2 芳香稳定性谐振子模型
• 1.2.2.3 Bird 的芳香性指标
• 1.2.2.4 键级判据
• 1.2.3 磁学判据
• 1.2.3.1 核磁共振
• 1.2.3.2 磁各向异性
• 1.2.3.3 反磁化率增高
• 1.2.3.4 核独立化学位移
• 1.2.4 化学反应性判据
• 第二章 富勒烯和异质富勒烯
• 60 的发现'>2.1 C₆₀的发现
• 2.2 五元环隔离规则
• 2.3 异质富勒烯
• 20和C₂₄ 的结构及研究现状'>2.4 C₂₀和C₂₄的结构及研究现状
• 20 的结构及研究现状'>2.4.1 C₂₀的结构及研究现状
• 24 的结构和研究现状'>2.4.2 C₂₄的结构和研究现状
• 2.5 本课题的研究意义
• 第三章 研究方法介绍
• 3.1 TRE 和%TRE 的计算方法
• 3.2 参照征多项式的计算方法
• 20和C₂₄ 的TRE 和% TRE 的计算'>3.3 富勒烯C₂₀和C₂₄ 的TRE 和% TRE 的计算
• 20及其异质富勒烯的分子和离子的芳香性研究'>第四章 C₂₀及其异质富勒烯的分子和离子的芳香性研究
• 18B_XN_Y （X+Y=2）各种可能异构体和分子离子的芳香性研究'>4.1 C₁₈B_XN_Y（X+Y=2）各种可能异构体和分子离子的芳香性研究
• 18B_XN_Y 中性分子的芳香性'>4.1.1 C₁₈B_XN_Y中性分子的芳香性
• 18B_XN_Y 分子离子的芳香性'>4.1.2 C₁₈B_XN_Y分子离子的芳香性
• 18B_XN_Y 分子离子芳香性变化的原因'>4.1.3 C₁₈B_XN_Y分子离子芳香性变化的原因
• 20 芳香性的争论'>4.2 硼/氮掺杂富勒烯C₂₀芳香性的争论
• 4.2.1 TRE 与NICS 方法研究结果的差异
• 4.2.2 TRE 和NICS 方法研究结果差异的原因
• 4.3 结论
• 28B_XN_Y （X+Y=2）全部异构体和分子离子芳香性的研究'>第五章 C₂₈B_XN_Y（X+Y=2）全部异构体和分子离子芳香性的研究
• 5.1 结果与讨论
• 28B_XN_Y 中性分子的芳香性'>5.1.1 C₂₈B_XN_Y中性分子的芳香性
• 28B_XN_Y 分子离子的芳香性'>5.1.2 C₂₈B_XN_Y分子离子的芳香性
• 5.2 结论
• 参考文献
• 在读期间发表论文
• 致谢