密度泛函理论方法用于部分农药Kow的QSPR模型研究

农药的正辛醇/水分配系数(lgKow)是研究农药在水中化学行为的重要参数。本文采用摇瓶法测得25℃时10种农药的正辛醇/水分配系数(lgKow),采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在6-31G*基组上全优化计算得到了10种农药的结构参数和热力学参数。在10种化合物的lgKow实验数据基础上,采用GQSARF2.0程序,以结构参数和热力学参数作为理论描述符,得到预测lgKow的相关模型,其方程为lgKow=0.108-0.191μ-2.451H/1000,决定系数R2为0.9443。用变异膨胀因子(Variance Inflation Factors,VIF)和t值对模型进行了验证,结果显示模型具有较好的稳定性。而交叉验证法的相关系数q2为0.9269,证明所建模型具有较强的预测能力。用所得模型预测了10种农药的lgKow,与实验测定值相比,方程的预测值与实验值都较接近,可见预测值较可靠,所建模型可用于同类农药lgKow的预测。

C_(48)异构分子稳定性的密度泛函方法理论研究

以富勒烯C48分子、花生壳状2C24聚合体、及C48非富勒烯分子为研究对象,采用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31G*水平上,计算了三种C48异构富勒烯分子的几何构型,电子结构,分子能量和偶极矩。根据计算结果,分析并比较了三种异构体分子的化学稳定性和物理化学特性。研究结果表明三种C48分子异构体的稳定顺序为:C48非富勒烯分子、C48富勒烯分子、花生壳状2C24聚合体。

基于密度泛函理论的量子化学方法研究仪长管输油渣油中金属卟啉化合物

基于密度泛函理论(DFT)的量子化学计算方法,对仪长管输油渣油中几种含量最丰富的金属卟啉化合物进行分子模拟,并对其空间分子结构进行结构优化及计算,得到键参数、偶极矩以及电子吸收光谱等信息。通过分子的键参数和偶极矩发现,镍卟啉化合物的极性小于钒卟啉化合物,DPEP型卟啉分子的极性略大于ETIO型卟啉分子。计算了4种典型金属卟啉分子紫外吸收光谱的Soret吸收带和Q吸收带特征吸收峰,并得到4种卟啉化合物的稳定性由强到弱的顺序为ETIO型镍卟啉C35-(ETIO-Ni)、DPEP型镍卟啉C35-(DPEP-Ni)、ETIO型钒卟啉C34-(ETIO-VO)、DPEP型钒卟啉C31-(DPEP-VO)。

密度泛函理论研究富勒烯C_(70)对偏二甲肼与NO_(2)的抽氢反应机制

为了探讨富勒烯(C_(70))作为催化剂用于偏二甲肼(UDMH)推进剂分解的可行性,采用密度泛函理论(DFT)研究了UDMH分子与C_(70)团簇分子的相互作用,分析了UDMH在C_(70)表面的吸附行为及分解路径,计算获得了UDMH在C_(70)存在时发生抽氢反应的活化能和反应热。结果表明,UDMH分子在C_(70)表面表现为两种吸附构型,主要发生物理吸附且吸附能较小,C_(70)分子的加入并未改变UDMH分解的初始和次级反应位点,在与NO_(2)抽氢反应时表现为在NH _(2)基团上依次发生。与纯UDMH分解相比,A、B两种吸附构型中UDMH分解初始基元反应的反应活化能分别下降了19.4 kJ/mol、21.1 kJ/mol,反应热分别降低了24.2 kJ/mol和27 kJ/mol。因此,C_(70)对于UDMH分解的前两步反应具有催化能力,能够促进UDMH的分解。

GAUSSIAN程序中密度泛函理论方法积分精度对计算结果的影响

给出了使用GAUSSIAN程序中密度泛函理论方法进行量子化学计算时遇到的一类问题———六氟锗乙烷分子F3Ge—GeF3的基态构型随计算积分精度不同而改变 ,即GAUSSIAN程序中计算积分精度对计算结果产生重要影响的一个例子 .

运用概念密度泛函理论和信息论方法定量描述胺类分子的分子碱度

分子酸碱性是一对在化学、生物和其他学科中广泛运用的化学概念。如何从理论和计算的角度定量描述分子酸碱度仍然是一个尚未完全解决的难题。为此,我们早前从概念密度泛函的角度提出运用分子静电势和自然原子价轨道。随后,我们又提出运用信息理论中的香农熵、费舍尔信息、信息增益等量来定量测定亲电性、亲核性、区域和立体选择性,并成功运用于预测包括单和双取代苯甲酸、苯磺酸、苯亚硒酸、酚和烷基羧酸在内的五类分子酸性,系统地验证了信息论方法的适用性和有效性。作为该工作的延续,本文将概念密度泛函理论和信息论方法结合起来并推广运用至更多更广的体系。为此我们以伯胺、仲胺和叔胺三类胺类体系共179个分子为例,验证其普适性和有效性。运用分子静电势或者等价的自然价原子轨道能量,以及信息理论中香农熵、费舍尔信息、Ghosh-Berkowitz-Parr熵、信息增益、Onicescu信息能量、相对Rényi熵等信息量,发现均能有较地预测三类胺分子的碱性,与实验p Ka值呈较好的相关性。而且,将这些量组合在一起能够得到更准确的预测模型。其原因在于这些描述符均为电子密度泛函。根据密度泛函理论的基本原理,它们包含有足够的信息来描述包括分子酸碱性在内的所有基态性质。我们的结果显示,该方法同样适用于其他体系。本文为有效预测分子酸碱性提供了一个有效途径。

运用密度泛函活性理论的信息论方法研究苯并富烯衍生物的芳香性（英文）

文献中已有越来越多的芳香性体系被发现,同时也有越来越多的芳香性指标被提出来,但是如何解释芳香化合物稳定性的起源以及理解芳香性的本质仍然是当今理论化学中一个悬而未决的难题。运用我们新近提出的密度泛函活性理论信息论方法,不久前我们曾对一系列富烯衍生物进行了系统研究并得到了一个全新的认识。本文进一步探讨苯并富烯衍生物的芳香性行为,目的在于考察一个或多个苯环与富烯连接之后其芳香性发生变化的情况。运用香农熵,费舍尔信息,Ghosh-Berkowitz-Parr熵,Onicescu信息能,信息增益,以及相对Rényi熵六个信息量,和四种芳香指标,ASE,HOMA,FLU和NICS,我们系统地研究了信息量和芳香性指标在单、双、三苯并富烯衍生物中的相关性。我们发现,不管是否有苯环与富烯相连,芳香指标和信息量的交叉相关性都是一样的。这表明,虽然苯环本身具有芳香性,但苯环与富烯相连并不能改变富烯的芳香性与反芳香性本质。苯并富烯衍生物与富烯衍生物的芳香性和反芳香性一致。苯并富烯衍生物的芳香性和反芳香性完全取决于富烯本身的芳香性和反芳香性。这些结果为认识和理解复杂体系芳香性和反芳香性起源和本质将提供有益的启示。

酞菁及其过渡金属配合物与富勒烯非共价相互作用的密度泛函理论方法研究

精确计算酞菁、卟啉及其过渡金属配合物与富勒烯分子间非共价相互作用能,探讨其相互作用本质,需要完成由上百个原子构成的超分子复合物、涉及数千个基函数第一性原理计算,对于当前的理论方法和计算机发展水平都构成严峻的挑战.本文首先选择酞菁…C_(60)、酞菁镍…C_(60)和酞菁锌…C_(60)作为此类非共价复合物的代表.在保留它们分子间相互作用区域结构特征前提下,裁剪成四氮杂卟啉…碗烯、四氮杂卟啉镍…碗烯和四氮杂卟啉锌…碗烯三个模型.通过大规模的CCSD(T)/CBS计算,获得了此三个模型的达到化学精度的分子间相互作用能.以此为基准,从27种密度泛函及其色散和非局域校正方法中,筛选出ωB97M-V,ωB97X-D和BLYP-D3BJ方法,其结果与CCSD(T)/CBS基准值相差均在化学精度范围,特别是ωB97M-V方法,最大误差仅为0.05 kcal/mol,很好地重现了CCSD(T)/CBS的计算结果,说明ωB97M-V方法不仅适用于主族元素分子间非共价相互作用的研究,对于涉及Ni,Zn等闭壳层过渡金属配合物与富勒烯相互作用能计算同样是非常优秀的方法.

双原子分子激发态势能的自旋相关局域Hartree-Fock密度泛函理论方法

基于自旋相关局域Hartree-Fock(SLHF)势函数,本文提出了一种计算双原子分子激发态势能的密度泛函理论(DFT)方法,并将该方法应用于H+2和H2的激发态势能曲线的计算.在只考虑交换能的情况下,本文的DFT计算结果与文献中精确方法和Hartree-Fock(HF)方法的结果符合的非常好,说明采用SLHF势函数作为交换势的DFT方法是一个很好的计算激发态势能的方法.本文还计算和探讨了电子的关联势函数和关联能,发现传统的近似方法在较大核间距的情况下大大低估了电子的关联能.

采用密度泛函理论研究金属离子改性Y型分子筛的酸性

采用量子力学中的密度泛函理论(DFT)研究了各种金属离子改性对Y分子筛B酸强度的影响,并进一步探讨了分子筛酸性与金属离子性质的关系。结果表明,以水合离子形式进入Y型分子筛β笼Ⅰ′位的金属离子与分子筛骨架O2和O3原子相互作用,使O1原子的负电荷减弱,Al—O1键长变短,O1—H伸缩振动频率减小,导致Y分子筛的B酸强度增大;按照金属离子对Y分子筛B酸强度的影响,可将改性用的金属离子分为3类,Ⅰ类为V3+、Ga3+、Cr3+、In3+和Fe3+,Ⅱ类为Y3+、Ce3+和La3+,Ⅲ类为Ni 2+、Zn2+、Mg2+、Cu2+和Mn2+,则金属离子改性Y分子筛的B酸性的相对强度由大到小的顺序为Ⅰ类金属离子改性、Ⅱ类金属离子改性、Ⅲ类金属离子改性Y分子筛。

咪唑啉衍生物缓蚀性能的密度泛函理论和分子动力学模拟

采用挂片失重法测得A、B、C、D 4种咪唑啉衍生物缓蚀剂在CO2饱和的3%NaCl溶液中的缓蚀效率,并利用量子化学计算和分子动力学模拟相结合的方法对它们的缓蚀性能进行了理论分析。结果表明,咪唑啉类缓蚀剂对金属的缓蚀作用,主要是其分子中的咪唑环和极性基团起作用;发生吸附时,咪唑啉衍生物分子上的咪唑环优先吸附在金属表面,然后牵引烷基支链R平行吸附在金属上。综合量子化学和分子动力学模拟计算得出4种新型缓蚀剂的缓蚀效率从大到小依次为B、C、A、D,与实验结果相吻合。

密度泛函理论对Ga_mAs_n团簇的结构及稳定性的研究

利用密度泛函理论（DFT）对GamAsn（m=1,2;n=1-5）团簇的几何结构及稳定性进行了研究.在B3LYP/6-31G^＊水平上进行了结构优化和频率分析,得到了GamAsn（m=1,2;n=1-5）团簇的基态和亚稳态结构.结果表明,在GamAsn（m=1,2;n=1-5）团簇中,团簇的稳定性随着总原子数的增多而增大;总原子数相同的团簇,As原子多的团簇比Ga原子多的团簇稳定;最高占据轨道（HOMO）和最低空轨道（LUMO）的能级差（Egap）随As原子数的增加而变化,且大体呈现奇偶交替变化规律;原子间的振动频率均在太赫兹频段,为GaAs团簇纳米材料的太赫兹电磁波检测和太赫兹电磁波辐射提供了依据.

C_2H_3+O_2→HC·O+H_2CO的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论研究了·C2 H3 +O2 →HC·O +H2 CO的反应机理 .在DFT(B3LYP/6 - 31G )水平上对反应过程中所有反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型进行优化 ,通过频率振动分析确认中间体和过渡态 .计算IRC反应路径的能量 ,分析了中间体的异构化过程和各主要原子的自旋密度 .

多氯联苯醚的结构参数和热力学性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法在B3LYP/6-31G*水平上对209个多氯联苯醚(PCDEs)系列化合物进行了全优化和振动分析计算,得到各分子的结构参数和热力学性质,并研究了这些参数与氯原子的取代位置及取代数目(NPCS)之间的关系.结果表明:分子平均极化率(α)、焓(H)、自由能(G)、恒容热容(CVs)和熵(S)与NPCS之间有很强的相关性(相关性系数r2分别为0.9955,1.0000,1.0000,0.9918,0.9995),分子体积(Vm)和最高占据轨道能(EHOMO)与NPCS也有较好的相关性,相关性系数r2分别为0.9735和0.9362.设计等键反应,计算了PCDEs系列化合物的标准生成热(△fH)和标准生成自由能(△fG).根据异构体自由能的相对大小,从理论上求得异构体的相对稳定性顺序.

密度泛函理论在分子磁学中的应用2.混合桥联三核镍配合物自旋交换作用

用密度泛函理论结合对称性破损方法 (ＤＦＴ ＢＳ)研究了混合桥联三核镍配合物的磁交换耦合作用 .这类化合物是由三唑和异硫氰酸根桥联形成的混合桥配合物 .计算表明 ,在标题化合物中 ,三唑桥传递反铁磁耦合作用 ,而异硫氰酸根桥传递铁磁耦合作用 ;并且 ,随着异硫氰酸根取代三唑桥的数目增加 ,配合物的铁磁作用增强 ,在一定意义上说明了混合桥磁耦合作用的加合性 .Ｍｕｌｌｉｋｅｎ自旋布居分析表明 ,无论是三唑桥还是异硫氰酸根桥 ,它们的磁交换作用机理都是磁中心的自旋离域 .分子磁轨道分析显示 ,对于三唑桥 ,在局域磁轨道之间存在着强的轨道作用 ,导致了反铁磁耦合 ;对于异硫氰酸根桥 ,局域磁轨道之间弱的相互作用 ,表现了铁磁耦合作用 .对标题化合物的研究说明了ＤＦＴ

OClO+NO→ClO+NO_2反应机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法研究了OClO+NO→ClO+NO2反应的微观机理.在B3LYP/6-31+G 水平上优化得到反应路径上的反应物、过渡态、中间体和产物的几何构型,通过频率振动分析对过渡态和中间体进行了确认.研究结果表明,该反应是多通道的放热反应,分别可以在单重态和三重态势能面上进行,OClO与NO通过加成-消除机理形成离解产物ClO+NO2.从能量上看,单重态通道比三重态通道更容易进行,整个反应放出热量为149 000kJ/mol.

二噁英结构与正辛醇-水分配系数相关性的密度泛函理论

为精确描述二噁英分子的电子结构及其定量结构/性质相关关系(QSPRs),运用密度泛函理论,在B3LYP/6-311G**水平上,分别对多氯二苯并对二噁英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs)进行了优化计算.相应量子化学参数,即平均分子极化率(α),熵(S),极化率和四极矩的张量分量(αxx,αyy,αzz和Qxx,Qyy,Qzz)用于该类化合物辛醇-水分配系数的QSPR研究,构建了2个单变量和1个双变量模型,其决定系数R2分别为0.962、0.950和0.951;其显著性检验因子F分别为509.759、379.498和186.234.PCDD/Fs在辛醇相-水相间的分配性质主要与分子体积因素有关,而电性因素的影响较小;不同模型预测值间的差异与模型中预测变量本身性质和实验值的有限性有关.经比较,本研究中所建立的3个QSPRs模型尽管只有1个或2个变量,但其结果与复杂的偏最小二乘分析(PLS)相近.

Nb^+离子活化甲烷脱氢反应机理密度泛函(DFT)研究

通过DFT-UB3LYP方法,计算了五重、三重和单重自旋态下的气相Nb+离子活化甲烷脱氢反应的能量变化,并对其直接式和插入式反应机理进行了比较,考察了自旋翻转对反应的影响.结果表明,插入式脱氢较直接式有利,CH4上的H转移到Nb+上形成的中间体HNbCH3+中,多重度由五重降为三重,反应活化能垒显著降低;HNbCH3+可经四中心过渡态转化为(H2)NbCH2+,最后生成三重态的NbCH2++H2.速控步骤为(H2)NbCH2+的脱氢.此外,通过对V+,Nb+,Ta+活化甲烷的比较研究了三者活化甲烷的反应活性.

鸟嘌呤碱基与羟基自由基反应的密度泛函理论

羟基自由基 (·OH)进攻嘌呤碱基是破坏核酸造成DNA断链损伤的重要原因之一 .采用密度泛函 (DFT)理论中B3LYP方法在 6— 31G基组水平上对鸟嘌呤 (G)受羟基自由基进攻形成的各种可能产物自由基进行几何全优化 .根据总能量、键长和自旋密度的计算结果 ,从理论上确认了C 5和C 8位加成机制 .得产物自由基G5OH·、G8OH· ,且G5OH·易与N 11位H脱水得一个更稳定的产物自由基 ,而G8OH·不易发生开环反应 ,得到与实验一致的结论 .

过亚硝酸异构化反应机理的密度泛函理论研究

用密度泛函理论方法研究了过亚硝酸在水溶液中的异构化反应机理 .在B3LYP/6 3 1G(d)水平基础上用梯度解析技术全自由度优化了反应物、产物和反应途径中的中间产物及过渡态的几何构型 ,并通过振动频率分析加以确认 ,进行了内禀反应坐标 (IRC)计算 ,确定了该反应的可能通道 .结果表明 :该反应为多通道强放热反应 ,其中以羟基直接转移途经能垒最小 ,绝对反应速率常数值最大 ,因此 。