亚磷酸盐臭氧化合物与小分子团簇氢键作用的理论研究

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用密度泛函理论的B3LYP/6-31+G(d)方法,优化三种亚磷酸盐臭氧化合物分别与水分子,甲醇分子所形成的复合物。进一步探讨这种分子间氢键作用对这三种亚磷酸盐臭氧化合物分解反应的影响。研究的结果显示,三种亚磷酸臭氧化合物在水分子,甲醇分子作用前后,反应物及分解所要达到的过渡态的几何参数、电荷分布均呈现相同的变化趋势。臭氧化合物中即将发生断裂的键伸长,形成双键以及1O2的键缩短,各键角及二面角也会发生相应的变化。参与形成氢键的水分子中,几何参数、电荷分布及振动频率等也都呈现相同的变化趋势。当水分子中的氢原子与亚磷酸盐臭氧化合物中的氧原子形成氢键时,臭氧化合物中氧原子的极化作用会导致水分子中氢氧键的伸缩振动向低波数方向振动(红移现象),氢氧键也因氢键作用伸长或缩短。从这些小分子作用前后各类亚磷酸盐臭氧化合物分解所需的活化能来看:水分子作用后,活化能的变化最明显,当水分子与参与形成1O2的氧原子形成氢键或水分子数目增加时,会大大降低分解所需越过的势垒,使分解所需的活化能降低:甲醇分子作用时,一个甲醇分子的作用会导致个臭氧化合物分解所需活化能升高,不利于1O2的生成,而随着甲醇分子数目的增加,氢键作用的增强,分解所需活化能会降低。另外,各种复合物总的结合能(-△En)随着小分子数目的增加而增大,水分子、甲醇分子与各臭氧化合物所形成复合物总的结合能也略有差别,甲醇分子与各臭氧化合物所形成复合物总的结合能略大。用HF/STO-3G的方法,对优化后的几何构型进行分子轨道布局数分析,发现这种分子间氢键作用并没有改变亚磷酸盐臭氧化合物的分解机理。
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