1、富勒烯及其衍生物在材料，生物，醫(yī)藥等領域有巨大的潛力。富勒烯理論研究對富勒烯實驗研究有重要的指導作用。我們的工作主要目的是通過對富勒烯的內嵌3He或者1HNMR的理論研究歸屬富勒烯及其衍生物的結構以及計算說明一些富勒烯反應的機理。 本論文對富勒烯內嵌原子/分子的化學位移，富勒烯與環(huán)氧化合物反應的立體選擇性以及和富勒烯三唑啉結構的衍生物熱裂解放氮的機理進行了量化研究，本文的主要研究工作如下： 應用GIAO—B3LYP/3—

2、21G//AM1方法預測了3He@Cn(n=82、84和86)所有異構體的化學位移。并跟高碳富勒烯C82、C84和C86混合物的3He@Cn的3HeNMR譜圖進行對比，結合理論計算和實驗工作，對難以分離的3He@Cn(n=82、84和86)的3HeNMR譜圖進行了結構歸屬。 用GIAO—HF/3—21G//AM1、GIAO—HF/3—21G//PM3、GIAO—B3LYP/3—21G//AM1和GIAO—B3LYP/3—21G/

3、/PM3方法計算了富勒烯及其衍生物的內嵌H2、H2O和NH3的內嵌1HNMR化學位移，發(fā)現(xiàn)GIAO—B3LYP/3—21G//PM3的計算值和實驗值的的線性關系非常好，而且這種方法消耗的資源特別小。以此為基礎，我們預測了一系列化合物的內嵌1HNMR化學位移，發(fā)現(xiàn)C60或C70對其內嵌H2、H2O和NH3的屏蔽作用是固定的，對化學位移的影響基本相同。 用富勒烯反應機理計算的常用方法AM1方法搜索了環(huán)氧化合物和C60反應的反應路徑。

4、用B3LYP/6—31G★//AM1得到的能壘圖定性的說明了反應的選擇性。通過對反應機理的討論，推測出其中兩個環(huán)氧化合物3b或者3c與C60反應選擇性的溫度效應可能存在非線性的Eyring-Plots。并通過進一步的實驗證實了3b與C60反應選擇性的溫度效應確實存在非線性的Eyring-Plots，而3c與C60反應選擇性跟溫度無關。 通過文獻調研，推測出富勒烯三唑啉結構的衍生物熱裂解放氮過程的機理存在漏洞，提出可能的協(xié)同機理。

5、基于文獻沿用的B3LYP/6—31G★★//AM1方法，找到了一個新的有利的協(xié)同反應途徑，并且糾正了原文獻的錯誤。為了確認協(xié)同途徑，我們嘗試了密度泛函方法和ONIOM方法，分別用B3LYP/STO—3G、B3LYP/3—21G★和ONIOM(B3LYP/6—31G★：AM1)方法搜索了反應路徑，并且用B3LYP/6—31G★★做了單點能計算。計算結果證明了協(xié)同機理才是該反應的有利途徑，并且能解釋疊氮苯和C60偶極加成產物熱分解的實驗現(xiàn)象