适合螺旋空穴与碱金属配位结构的理论研究_论文任务书.doc

毕 业 论 文 任 务 书课题名称：适合螺旋空穴与碱金属配位结构的理论研究 学 院： 化学与生物学院 专 业： 化 学 姓 名： 学 号： 20111401010129 指导教师： 二一五年四月 一、毕业论文的目的与要求：1.通过开展此次毕业论文工作学生应具备如下能力：2.要具备查阅文献的能力;并通过文献查找这一过程使自己对要研究的内容有概括性的认识；3.学会运用现有的资料锻炼科技写作的能力；4.要具备查阅外文资料，并将其进行翻译以及对其进一步消化理解的能力；5.培养学生的综合能力,并且能够运用各种知识共同完成论文；6.通过展开制作论文的工作使自己初步具备科研能力；7.进一步加强知识的综合运用能力；真正达到毕业论文的题目、内容、文本结构及格式等的要求；以达到北华大学毕业论文规范化的标准。二、毕业论文的内容：在本论文中，我们选择了含有12个杂环的交替的吡啶-吡啶（Pypym）低聚物为母体分子，通过分别掺杂两个碱金属锂，钠和钾原子设计了三个分子。我们主要研究三个 pyridinepyrimidine2M (Pypym2M) 分子的结构和非线性光学性质之间的关系。研究在这些掺杂碱金属原子的化合物中，金属钠原子的大小和螺旋形化合物空穴的尺寸是否匹配。我们通过将两个碱金属原子（锂，钠和钾）分别掺杂到一个含有 12 个结构单元交替的吡啶-嘧啶螺旋体系空穴中设计了三个化合物。研究了他们的结构特点，并为后续研究他们的光电性质做准备。首先，我们研究了掺杂碱金属原子之后三个化合物的结构变化。通过一些重要的几何参数数据之间的比较，我们探究和母体分子比较时，掺杂钠原子的化合物的几何参数变化特点。并且，深入的探究钠原子的大小和母体螺旋空穴的尺寸之间的关系。其次，我们需要计算三个化合物的相互作用能，研究掺杂钠原子的化合物的相互作用能的大小关系，具体方法如下：考虑到精确度和计算时间，在本论文中，我们使用B3LYP/6-31g* 得到四个 Pypym 和 Pypym2M (M = Li, Na and K) 分子结构。进一步，CP 程序被使用得到了他们的相互作用能，利用公式计算分子各个部分和整个分子能量，并且计算单体和三个 Pypym2M (M=Li, Na and K) 化合物的能量。在最佳的几何结构基础之上，我们使用含时BHandHLYP泛函计算了母体分子 Pypym 的紫外吸收光谱，相应的数据用 SWizard 和 OriginPro 软件进行处理，计算的数值是否接近它的实验数值（289 nm）。之后用BHandHLYP 方法计算我们所研究体系的光电性质。并且，Champagne 和 Nakano 已经提出，对于中等尺寸大小的体系来说，BHandHLYP 方法能够和复杂的耦合簇获得相似的结果。因此，在本论文中，我们使用BHandHLYP/6-31+g* 计算了母体分子 Pypym 和三个 Pypym2M (M = Li, Na，K)分子的自然键轨道（NBO）电荷，极化率和第一超极化率。同时，在计算相互作用能的过程中，我们考虑了基组的影响。三、毕业论文应完成的工作：1.查阅10篇以上文献，翻译3000字的外文资料；2.写出开题报告；3.完成论文初稿； 4.完成论文二稿； 5.完成论文三稿； 6.填写各种表格； 7.参加论文答辩。四、毕业论文进程的安排：序 号论文各阶段名称日 期备 注1查阅文献，写开题报告初稿3.2 3.202修改开题报告，写开题报告二稿3.21 3.293完成开题报告终稿3.30 4.104继续查文献，收集资料4.11 4.175完成论文初稿4.18 5.16检查初稿，提出修改意见5.2 5.87按照修改意见完成二稿5.9 5.158修改论文二稿5.16 5.229完成论文终稿5.23 6.410论文答辩，成绩评定，填写各表格6.5 6.16五、应收集的资料及主要参考文献：1 Nakano M, Fujita H, Takahata M, et al. Theoretical Study on Second Hyperpolarizabilities of Phenylacetylene Dendrimer: Toward an Understanding of StructureProperty Relation in NLO Responses of Fractal Antenna Dendrimers.J J Am Chem Soc 2002, 124(32): 9648-9655.2 Geskin V M, Lambert C, Brdas J-L, et al. Origin of High Second- and Third-Order Nonlinear Optical Response in Ammonio/Borato Diphenylpolyene Zwitterions: the Remarkable Role of Polarized Aromatic Groups. J J Am Chem Soc 2003, 125(50): 15651-15658.3 Ostroverkhova O, Moerner W E. Organic Photorefractives: Mechanisms, Materials, and Applications. JChem Rev, 2004, 104(7): 3267-3314.4 Coe B J. Switchable Nonlinear Optical Metallochromophores with Pyridinium Electron Acceptor Groups. J Acc Chem Res 2006, 39(6): 383-393.5 Blanchard-Desce M, Alain V, Bedworth P V, et al. Large Quadratic Hyperpolarizabilities with DonorAcceptor Polyenes Exhibiting Optimum Bond Length Alternation: Correlation Between Structure and Hyperpolarizability. J Chem Eur J 1997, 3(7): 1091-1104.6 Marder S R, Gorman C B, Meyers F, et al. A Unified Description of Linear and Nonlinear Polarization in Organic Polymethine Dyes. JScience, 1994, 29: 632-635.7 Janjua M R S A, Liu C-G, Guan W, et al. Prediction of Remarkably Large Second-Order Nonlinear Optical Properties of Organoimido-Substituted Hexamolybdates. J J Phys Chem A, 2009, 113(15): 3576-3587.8 Coe B J, Jones L A, Harris J A, et al. Highly Unusual Effects of -Conjugation Extension on the Molecular Linear and Quadratic Nonlinear Optical Properties of Ruthenium(II) Ammine Complexes. J J Am Chem Soc 2002, 125(4): 862-863.9 Coe B J, Foxon S P, Harper E C, et al. Nonlinear Optical and Related Properties of Iron(II) Pentacyanide Complexes with Quaternary Nitrogen Electron Acceptor Units. JInorg Chem, 2009, 48(4): 1370-1379.10 Meyers F, Marder S R, Pierce B M, et al. Electric Field Modulated Nonlinear Optical Properties of Donor-Acceptor Polyenes: Sum-Over-States Investigation of the Relationship between Molecular Polarizabilities (.alpha., .beta., and .gamma.) and Bond Length Alternation. JJ Am Chem Soc, 1994, 116(23): 10703-10714.11 Yang J S, Liau K L, Li C Y, et al. Meta Conjugation Effect on the Torsional Motion of Aminostilbenes in the Photoinduced Intramolecular Charge-Transfer State. J J Am Chem Soc, 2007, 129(43): 13183-13192.12 Rowan A E, Nolte R J M. Helical Molecular Programming. JAngew Chem Int Ed, 1998, 37(1-2): 63-68.13 Piguet C, Bernardinelli G, Hopfgartner G, et al. Helicates as Versatile Supramolecular Complexes. J Chem Rev, 1997, 97(6): 2005-2062.14 Amabilino D B, Ramos E, Serrano J L, et al. Kinetic Control of “Unnatural” Chiral Induction in Poly(isocyanide)s. JAdv Mater 1998, 10(13): 1001-1005.15 Slate C A, Striplin D R, Moss J A, et al. Photochemical Energy Transduction in Helical Proline Arrays. JJ Am Chem Soc, 1998, 120(19): 4885-4886.16 Hamuro Y, Geib S J, Hamilton A D, et al. Novel Folding Patterns in a Family of Oligoanthranilamides: Non-Peptide Oligomers That Form Extended Helical Secondary Structures. J J Am Chem Soc, 1997, 119(44): 10587-10593.