環状共役系の速度論的安定性の量子化学的解析方法の探索

环状共轭体系动力学稳定性的量子化学分析方法探索

基本信息

批准号：
12020224
负责人：
相原惇一
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでの新規共役系の設計では、分子全体の熱力学的安定性(エネルギー的安定性)のみが検討された。しかし、熱力学的に安定な分子でも反応性が大きければ単離できないので、その速度論的安定性(反応しにくさ)を正確に予測することが非常に重要となる。本研究では、まず我々が定義した結合共鳴エネルギー(トポロジー的共鳴エネルギーに対する個々の結合の寄与,BRE)を用いて、孤立5員環則を満足する一連のフラーレン異性体とその分子イオン(1価から6価の陰イオン)の速度論的安定性を予測し、それを実験と比較した。それによると、すでに単離されているフラーレン異性体および金属内包フラーレンのフラーレン殻はすべて、分子中の最小BREが-0.100|β|より大きいことが分かった。最近単離された孤立5員環則を満足しない金属内包フラーレンでも例外は認められなかった。中性フラーレンに限定すると、分子内の最小BREが陰イオンに対する局在化エネルギーの分子内での最小値と非常によい相関があることも分かった。このことから、BREは、環状共役系に対する簡便でかつ非常に優れた反応性の指数であり、フラーレンの速度論的安定性の主な原因が芳香族性にあると考えられる。この考え方をもとにして、窒素やホウ素のようなヘテロ原子を含むフラーレン分子の安定性の予測を行った。また、孤立5員環則を満足するフラーレン分子では、非常に広範囲の炭素数にわたって、HOMO-LUMOエネルギー間隔に炭素数を掛けた加重HOMO-LUMOエネルギー間隔がよい速度論的安定性の指標となり、反結合性のLUMOをもつ異性体では、この値が非常に大きくなることを見出した。

新型共轭系统的先前设计仅研究了整个分子的热力学稳定性（能量稳定性）。但是，即使热力学稳定的分子具有较高的反应性，也无法分离，因此准确预测其动力学稳定性（硬度反应）非常重要。在这项研究中，我们首先使用了键共振能（单个键对拓扑共振能的贡献，BRE）来预测一系列富勒烯异构体的动力学稳定性及其分子离子（与六价阴离子单位），使孤立的5对5对环的环形环规则，并与实验进行了比较。已经发现，已经分离出来的所有已固化的富勒烯壳，在分子中具有最小的BRE大于-0.100 |β|。对于不满足最近隔离的五元环规则的金属封装的富勒烯而没有观察到的富勒烯。局限于中性富勒烯，还发现分子内最小BRE与分子内最小的局部局部能量非常相关。由此，BRE是循环共轭系统的方便且非常出色的反应性指数，芳香性是富勒烯动力学稳定性的主要原因。基于这个概念，我们预测了富勒烯分子含有氮和硼等杂原子的稳定性。此外，我们发现，在满足孤立的5元环规则的富勒烯分子中，加权的同性恋能量间隔是碳数乘以碳数的同性恋能量间隔，是良好的动力学稳定性在非常宽的碳数中的良好动力学稳定性的指标，并且该价值与Anti-bysomers umo-bysomos umo-bondi umo-bondi numo umo umo umoo。