论文摘要
量子化学经过近百年的发展，形成了许多科学理论和多种计算方法。其中目前广泛应用的计算方法包括第一性原理的从头计算法，半经验方法和密度泛函理论。为了解决传统的从头计算方法中被忽略的库仑相关问题，密度泛函理论把着眼点放到了电子密度上，而不是多体波函数上，进而把体系的基态能量等性质表示为电子密度的泛函。本文利用密度泛函理论做了两方面的计算工作，一方面是分子优化和溶剂效应的研究，另一方面则是化学反应机理和过渡态方面的研究。具体的研究内容如下：第一章主要概括了本文工作的理论背景、理论依据，为我们的研究提供了可靠的量子化学方法。第二章用deMon软件中的PW91／DZVP基组和方法对Ph3PCl2分子进行了优化和频率分析。结果得到两种没有虚频的稳定结构，即三角双锥结构和离子结构。同时计算出这两种稳定结构的主要几何参数和电荷分布情况。接着用超分子模型和SCRF模型研究了Ph3PCl2分子的溶剂效应。结果表明水分子中的氧原子可以进攻磷原子形成磷氧双键，生成了Ph3PO中分子，所以不能在水中存在。并且表明苯和乙腈都能使Ph3PCl2更加稳定。第三章分别采用高斯软件中的B3LYP／6-31g和B3LYP／3-21g方法和基组分别对Ph3PF2和Ph3PI2进行优化。结果得到Ph3PF2两种稳定的结构形式，一种是三角双锥的结构形式，一种是离子的结构形式。得到Ph3PI2离子形式，三角双锥形式，尖塔状三种结构形式。最后对Ph3PX2型分子结构进行总结得出规律。第四章用高斯软件研究了膦酰基氧化腈和丙烯腈的反应机理。为了简化计算模型，用甲基代替了膦酰基氧化腈中的异丙基进行模拟计算。首先猜测了该反应可能的过渡态，然后采用TS方法寻找反应的过渡态。振动分析和IRC分析结果证实了中间体和过渡态的真实性。结果表明该反应有两个过渡态，整个反应分两步完成。同时在B3LYP／6-31G（d，p）计算水平上对反应物、产物、中间体和过渡态的结构进行了全优化和频率计算，得到各个构型的能量值。最后通过零点能校正计算了反应的活化能。