非平面变形能

    优化和基组：DFT(B3LYP/6-31G*)

    非平面变形分形：POAV理论

    软件：Gaussion03 POAV包

结果与分析

计算得到135多环芳香烃PAH的非平面应力能E_np，单位kcal/mol。C₆₀和C₇₀作为参考分子也列在表中。

表明多数多环芳香烃是E_np=0kcal/mol的平面结构

对于E_np>0的多环芳香烃，可分为两组：

GROUP I: E_np=0.03-1.45 kcal/mol;

GROUP II: E_np=1.84-492.58 kcal/mol

GROUP I： 边缘结构产生了非平面变形。由于在边缘饱和原子间极强的排斥作用，避免化学键长和键角发生极大改变而产生分裂变形。但由于分裂变形产生应力能相当小，仅仅1.0 kcal/mol。

GROUP II：如图所示包含FIVE-13结构，其非平面变形由右图所示拱形形变。由于拱形形变的应力能远远高于分裂变形，每个五边形大约24.0 kcal/mol。整个富勒烯就是这种变形。考虑拱形形变应力能的准确计算对于多环芳香烃和富勒烯的反应性非常重要。

在B3LYP/6-31G*基组计算结果可通过简化图景得到，误差在5.60 kcal/mol。因此通过上面方法可研究包含几百个原子的多环芳香烃。

结论

多环芳香烃的非平面变形有两种机制：分裂变形和拱形变形

分裂变形是由于边缘结构造成，而拱形变形来源与五边形。

因拱形变形产生应力能远大于由于分裂变形，其数值可基于简单图景来估算。

更多信息，可参考：J. Phys.l Chem. A, 110, 299-302, 2006

J. Phys. Chem. B, 110, 218-221, 2006

J. Phys. Chem. B, 110，4563-4568，2006