C60与铈卟啉相互作用的密度泛函理论研究

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研究论文

C₆₀与铈卟啉相互作用的密度泛函理论研究

严安平，孙涛，王一波*

(贵州大学化学系贵州省高性能计算化学重点实验室贵阳 550025)

投稿日期:2011-02-22 修回日期:2011-04-26 发布日期:2011-05-27
通讯作者: 王一波 E-mail:ybw@gzu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金

DFT Study on the Interaction between Fullerere and Cerium Porphrin

YAN An-Ping, SUN Tao, WANG Yi-Bo

(Department of Chemistry, Guizhou University, Key Laboratory of Guizhou High Performance Computational Chemistry, Guiyang 550025)

Received:2011-02-22 Revised:2011-04-26 Published:2011-05-27

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摘要/Abstract

应用Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE)密度泛函理论对5种可能存在的富勒烯与铈卟啉复合物进行了几何结构优化, 通过分子间距离及结合能数值, 确认了C₆₀和铈卟啉可以通过非键相互作用形成超分子主-客体复合物, 且最有可能的作用位点为C₆₀的C5:6键(相邻五元环与六元环共用碳-碳键). 应用扩展过渡态方法对结合能进行分解, 分解结果显示, 静电能对总吸引能的贡献约为60%, 说明静电作用是复合物稳定存在的最主要因素. 最后对复合物中的电子流向进行了研究, 结果表明复合物中电子的转移与主-客体间相互作用有一定联系, 且电子是从主体铈卟啉流向客体C₆₀.

关键词: C60, 铈卟啉, 分子间相互作用, 能量分解

The 5 different configurations of fullerene-cerium-porphyrin complexes are optimized using the Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) density functional theory. Judged from the geometrical criteria, C₆₀ and cerium porphrin can form supramolecular guest-host complexes. Binding energies also confirmed this conclusion. The most likely effect of orientation is the 5:6 C—C bond of C₆₀. In an effort to comprehend the underlying basis of this interaction, a decomposition of the interaction energies is also carried out using the extended transition state method. The results indicate that the contribution of the electrostatic energies to the total attractive energy is about 60%, it shows that electrostatic interaction is one of the main factors for stabilizing complexes. Lastly, the electron flow for complexes is studied, the results show that the guest-host interactions are also associated with a charge transfer from the cerium porphyrin moiety to the fullerene guest.

引用此文

严安平, 孙涛, 王一波. C₆₀与铈卟啉相互作用的密度泛函理论研究[J]. 化学学报, 2011, 69(18): 2075-2079.

YAN An-Ping, SUN Tao, WANG Yi-Bo. DFT Study on the Interaction between Fullerere and Cerium Porphrin[J]. Acta Chimica Sinica, 2011, 69(18): 2075-2079.

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参考文献

   1        Sun, Y.-P.; Drovetskaya, T.; Bolskar, R. D.; Bau, R.; Boyd, P. D. W.; Reed, C. A. J. Org. Chem. 1997, 62, 3642.
   2        Boyd, P. D. W.; Hodgson, M. C.; Rickard, C. E. F.; Oliver, A. G.; Chaker, L.; Brothers, P. J.; Bolskar, R. D.; Tham, F. S.; Reed, C. A. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121,10487.
   3        Sun, D.-Y.; Tham, F. S.; Reed, C. A.; Chaker, L.; Burgess, M.; Boyd, P. D. W. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122,10704.
   4        Guldi, D. M.; Luo, C.; Prato, M.; Troisi, A.; Zerbetto, F.; Scheloske, M.; Dietel, E.; Bauer, W.; Hirsch, A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9166.
   5        Sun, D.-Y.; Tham, F. S.; Reed, C. A.; Chaker, L.; Boyd, P. D. W. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6604.
   6        Boyd, P. D. W.; Reed, C. A. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 235.
   7        Olmstead, M. M.; Nurco, D. J. Cryst. Growth Des. 2006, 6, 109.
   8        Beletskaya, I.; Tyurin, V. S.; Tsivadze, A. Y.; Guilard, R.; Stern, C. Chem. Rev. 2009, 109, 1659.
   9        Bhyrappa, P.; Karunanithi, K. Inorg. Chem. 2010, 49, 8389.
10        Wang, Y.-B.; Lin , Z.-Y. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6072.
11        Basiuk, V. A. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 3704.
12        Jung, Y. S.; Gordon, M. H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 2831.
13        Liao, M.-S.; Watts, J. D.; Huang, M.-J. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 4374.
14        Ghosh, P.; Gebauer, R. J. Chem. Phys. 2010, 132, 104102.
15        Jung, S.; Seo, J.; Shin, S. K. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 11376.
16        Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
17        Fonseca Guerra, C.; Snijders, J. G.; te Velde, G. ; Baerends, E. J. Theor. Chem. Acc. 1998, 99, 391.
18        te Velde, G.; Bickelhaupt, F. M.; Baerends, E. J.; Fonseca Guerra, C.; van Gisbergen, S. J. A.; Snijders, J. G.; Ziegler, T. J. Comput. Chem. 2001, 22, 931.
19        Ziegler, T.; Rauk, A. Theor. Chim. Acta 1977, 46,1.
20        Ziegler, T.; Rauk, A. Inorg. Chem. 1979, 18, 1558.
21        Ziegler, T.; Rauk, A. Inorg. Chem. 1979, 18, 1755.
22        Fonseca Guerra, C.; Bickelhaupt, F. M.Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 2092.
23        Olmstead, M. M.; Costa, D. A.; Maitra, K.; Noll, B. C.; Phillips, S. L.; Van Calcar, P. M.; Balch, A. L. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 7090.
24        Ishii, T.; Aizawa, N.; Yamashita, M.; Matsuzaka, H.; Kodama, T.; Kikuchi, K.; Ikemoto, I.; Iwasa, Y. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2000, 4407.
25        Lee, H.-M.; Olmstead, M. M.; Suetsuna, T.; Shimotani, H.; Dragoe, N.; Cross, R. J.; Kitazawa, K.; Balch, A. L. Chem. Commun.2002, 1352.
26        Flükier, P.; Lüthi, H. P.; Portmann, S.; Weber, J. MOLEKEL 4.3, Swiss Center for Scientific Computing, Manno (Switzerland), 2002.
27    Fonseca Guerra, C.; Bickelhaupt, F. M.; Snijders, J. G.; Baerends, E. J. Chem. Eur. J. 1999, 5, 3581.

[1]	郝静, 孟令鹏, 孙政, 郑世钧, 曾艳丽. OCS, CO₂, N₂O 与烯、炔烃之间π…π 作用的电子密度拓扑研究[J]. 化学学报, 2012, 70(04): 377-384.
[2]	曾艳丽, 吉丽婷, 郑世钧, 孟令鹏. C₄H₆O, C₄H₆S与XF (X＝F, Cl, Br)分子间卤键的电子密度拓扑研究[J]. 化学学报, 2011, 69(16): 1874-1880.
[3]	牛晓庆, 张建国, 冯晓军, 陈鹏万, 张同来, 王世英, 张绍文, 周遵宁, 杨利. B炸药主要组分TNT和RDX分子间相互作用的理论研究[J]. 化学学报, 2011, 69(14): 1627-1638.
[4]	吉丽婷, 孟令鹏, 郑世钧, 曾艳丽. B…HY/BrY (B＝C₄H₄, C₆H₆, Y＝F, Cl, Br)分子间作用的电子密度拓扑研究[J]. 化学学报, 2011, 69(08): 889-897.
[5]	张雪英,曾艳丽,李晓艳,孟令鹏,郑世钧. (CH2)2O, (CH2)2S与双卤分子间卤键的理论研究[J]. 化学学报, 2009, 67(7): 593-598.
[6]	刘珵,董威红,刘淼,张洋,范楼珍. C60空心纳米壳的制备及研究[J]. 化学学报, 2009, 67(16): 1825-1828.
[7]	王佳,杨作银,张敬畅,曹维良. CH3N3与C60(NCH3)2作用生成三氮杂富勒烯衍生物的反应机理[J]. 化学学报, 2008, 66(7): 702-710.
[8]	张雪英, 孟令鹏, 曾艳丽, 赵影, 郑世钧^{. H₂O, H₂S与双卤分子间相互作用的电子密度拓扑研究[J]. 化学学报, 2008, 66(4): 413-418.}
[9]	唐典勇,张元勤,胡常伟. 杂双核Rh-M (M＝Cr, Mo, W)物种中羰基插入 RhI—C键的密度泛函研究[J]. 化学学报, 2008, 66(20): 2193-2198.
[10]	梁雪王一波^,a,b. 传统氢键(X—H…Y)还是X—H…π相互作用？ ——无机苯与卤化氢相互作用本质的量子化学研究[J]. 化学学报, 2008, 66(12): 1385-1390.
[11]	戴国亮, 彭玲, 解莹, 康琦, 胡文瑞. 分子间相互作用对蛋白质晶体生长的影响[J]. 化学学报, 2007, 65(17): 1767-1772.
[12]	鲁亚琳, 肖鹤鸣, 贡雪东, 居学海. 1H-ANTA二聚体分子间相互作用的密度泛函理论研究[J]. 化学学报, 2006, 64(19): 1954-1960.
[13]	黄方千, 李权, 赵可清. s-四嗪-水簇复合物的理论研究[J]. 化学学报, 2006, 64(16): 1642-1648.
[14]	马艳平,包鹏,虞忠衡. 氮苄叉基苯胺分子的平面扭曲驱动力的DFT研究[J]. 化学学报, 2006, 64(13): 1304-1308.
[15]	皮瑛瑛,尚亚卓,刘洪来,胡英. 正离子Gemini表面活性剂/负离子聚电解质相互作用的研究[J]. 化学学报, 2005, 63(14): 1281-1287.

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