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电子效应调控丁烯二腈光分子开关的CASSCF和MS-CASPT2理论研究
  • ISSN号:0251-0790
  • 期刊名称:《高等学校化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:陕西省大分子科学重点实验室,陕西师范大学化学化工学院,西安710062
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:21473107,21473108); 陕西省自然科学基础研究计划项目(批准号:2015JM2056); 中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:GK201502002)资助
中文摘要:

采用多组态CASSCF方法和MS-CASPT2方法研究了丁烯二腈中性分子及阳离子和阴离子的顺-反异构化机理.结果表明,中性分子和离子态的光顺-反异构化反应经历不同的非绝热跃迁途径:中性丁烯二腈受光激发至S1态后,需克服一个不低于19.7 k J/mol的能垒才有机会到达基态和激发态间的圆锥交叉(S1/S0-CI),随后经非辐射跃迁回到基态,S1/S0-CI在结构上偏离C=C双键旋转路径,且能量较高,因此会降低旋转速度,阻碍旋转的单向性;丁烯二腈阳离子和阴离子自由基的D0态和D1态旋转势能面在90°处相交,优化的D1/D0-CI与D1态中间体的结构和能量均相近,因此从D1态经由D1/D0-CI无辐射跃迁到D0态的过程无势垒,在此过程中C=C旋转方向性得到最大限度的保持.研究结果证实了电子诱导不仅能降低基态热旋转势垒,而且能够调控光旋转的非绝热跃迁机理.

英文摘要:

CASSCF and MS-CASPT2 mechanistic studies were carried on the cis-trans isomerization processes of 1,2-dicyanoethylene in its neutral,cationic and anionic forms. The results confirmed the importance of electron-induction in reducing the reaction barrier,and more importantly,revealed the different nonadiabatic channels tuned by electron attachment / detachment. The S1→S0decay of neutral dicyanoethylene need overcome a mild barrier( ≥19.7 k J / mol) to reach a H-migration-type,namely the S1/ S0-CI,which is away from the C=C torsional coordinates and may slow down the speed of C=C rotation and hurt its directionality;while in cationic and anionic isomerization processes,the D1 and D0 PESs intersect along the rotary path,therefore,the nonadiabatic D1→D0decay is barrierless,as result,the directionality of C=C rotation is maintained. The study revealed the role of electron induction in tuning the cis-trans photoisomerization,and shed light on the design of light-driven molecular rotary motors.

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期刊信息
  • 《高等学校化学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:吉林大学 南开大学
  • 主编:周其凤
  • 地址:吉林大学南胡校区
  • 邮编:130012
  • 邮箱:cjcu@jlu.edu.cn
  • 电话:0431-88499216
  • 国际标准刊号:ISSN:0251-0790
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1131/O6
  • 邮发代号:12-40
  • 获奖情况:
  • 首届及第二届国家期刊奖,连续两届“百种中国杰出学术期刊”,中国期刊方阵“双高”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:50676