富勒烯[4,6]-C24的BN取代物的结构及其稳定性的理论研究

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1、新疆大学毕业论文（设计）富勒烯[4,6]-C24的BN取代物的结构及其稳定性的理论研究摘要本论文应用拓扑共振能（TRE）和百分拓扑共振能（%TRE）方法对富勒烯[4,6]-C24的BN单取代物、二取代物、多取代物的结构及其稳定性进行了研究。分析了各异构体相对稳定性与杂原子取代位置间的关系，获得了一些取代规则。并对它们的性质进行了预测。研究结果表明：C24及其取代物都具有反芳香性；BN取代反应对C24起稳定化作用；在单取代异构体中，B和N原子取代六元环公共边上的碳原子时所得的C22BN最稳定，芳香性最强；

2、在BN多取代物中以对称取代形成的异构体最为稳定，芳香性最强。关键词：富勒烯[4,6]-C24;拓扑共振能;百分拓扑共振能;稳定性TheoreticalStudyonStructureandStabilitiesof[4,6]-C24andtheBN-DeriviativesAbstractThepossiblestructuresofsubstitutedfullerenesC22BNformedontheinitialC24cagesofD2dsymmetrieshavebeensystematica

3、llyinvestigatedbymeansoftopologicalresonanceenergy(TRE)method.TherelationshipbetweenthestabilitiesoftheC22BNisomersandthesiteswhereboronornitrogenatomsdopeattheC24cagehasbeendiscussed.Theresultsshowthat:C24andit’sisomershaveantiaromaticity;themoststablei

4、somerofC22BNderivativeisformedbyboronandnitrogenatomsdopingatthesideofthesharedsix-memberedring,ithavethehighestaromaticity.ThemoststableisomerofC24-2x(BN)xderivativeisformedbyboronandnitrogenatomsdopingsymmetrically,ithavethehighestaromaticity.Keywords:

5、Fullerene[4,6]-C24;Topologicalresonanceenergy;percentagetopologicalresonanceenergy;stability1新疆大学毕业论文（设计）富勒烯[4,6]-C24的BN取代物的结构及其稳定性的理论研究目录1绪论11.1富勒烯的概念及其研究意义11.2[4,6]-C24富勒烯的研究背景21.3研究内容的确定22理论基础和计算方法42.1芳香性概念及其判据42.2拓扑共振能（TRE）42.3计算方法63富勒烯[4,6]-C24的BN取代

6、物73.1单BN取代的C22BN异构体的稳定性与取代位置的关系73.2BN二取代的C20(BN)2异构体的稳定性与取代位置的关系83.3C24的多BN取代异构体的稳定性与取代位置的关系93.4结论12致谢13参考文献141新疆大学毕业论文（设计）富勒烯[4,6]-C24的BN取代物的结构及其稳定性的理论研究1绪论1.1富勒烯的概念及其研究意义富勒烯是由50个碳原子组成的C50、60个碳原子组成的C60、70个碳原子组成的C70等一类化合物的总称。1985年，英国Kroto等人在实验室中发现了C60原子簇

7、，认为它具有笼型结构，是由12个五元环和20个六元环组成球形32面体，具有很高的对称性。很像美国著名设计师RichardBuckminsterFuller设计的蒙特利尔世界博览会网球体主建筑，而把C60命名为Buckminsterfullerene。此后人们便将这一类化合物命名为fullerene。Fuller谐音为富勒，ene译为烯，而称富勒烯。C60称为fullerene-60（富勒烯-60）等[1]。图1C60结构图自从1985年富勒烯被发现以来，这一类空心碳笼分子就极大地吸引了科学工作者，特别是

8、其大量合成的成功，更引起了科学家的研究兴趣，在世界范围内，迅速掀起了富勒烯研究的热潮，至今不衰。这是由于其不仅构成了碳元素的第三种形态，而且在理论上有重大意义，它们自身及其衍生物有希望成为超导体，分子载体，独特电子性质衍生物模板，纳米级碳纤维等功能材料，具有巨大的应用前景。异质富勒烯是球碳笼上的一个或多个碳原子被其他主族元素原子取代得到的化合物。自从首例异质富勒烯的成功制备以来，由于其很可能在超导、光电子器件、有机铁磁体方面得到应用，并可能