几种氮氧自由基结构和性质的理论计算

武汉理工大学学报 ›› 2012, Vol. 34 ›› Issue (8) : 45-49.

材料科学与工程

几种氮氧自由基结构和性质的理论计算

刘翔宇，王丽琼，吉文欣，冀永强，李慧

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摘要

采用密度泛函理论DFT方法，在B3LYP/CC-PVDZ基组水平上，优化了二叔丁基氮氧自由基（DTBN）、2,2,5,5-四甲基-哌啶-1-氧自由基（TEMPO）、1,1,3,3四甲基异吲哚2氧自由基（TMIO）分子的几何结构。运用前线轨道理论判断氮氧自由基的反应活性中心，得到了各氮氧自由基的分子轨道图；运用电子拓扑密度（AIM）计算得出关键点的电子密度梯度径和Laplacian量2ρ（r）等值线图，进一步分析比较了4种不同结构的氮氧自由基的反应能力。结果表明，氮氧自由基的电子离域效应使其结构相对稳定，反应活性中心为N—O键，活性大小为DTBN>cTEMPO>bTEMPO>TMIO，如果N—O键发生重排，N—O键发生异裂的可能性较大，生成两种带电离子；若C—N发生断裂，开环结构的DTBN最容易发生反应，闭合结构的TMIO和TEMPO不易反应。