丙氨酸手性对映体分子轨道成分的基函数贡献

基于Mulliken,Stout-Politzer和SCPA方法分别计算丙氨酸(Ala)手性对映体各前线分子轨道成分的基函数贡献.结果表明:用上述3种方法分别计算的第20条分子轨道成分的基函数贡献,其中5号和9号基函数,即描述1N原子2pz原子轨道的基函数贡献最大的结论一致;各原子的2p原子轨道壳层对离核较近的分子轨道贡献有限;对15~20号占据轨道的贡献较复杂,其中1N,3C和5C原子的2p原子轨道壳层贡献的结果一致,6C和10O原子的2p原子轨道壳层贡献差别较大.

分子轨道成分的计算

量子化学文献中经常涉及到"分子轨道成分"概念,然而相应的计算方法却没有普遍得到重视,甚至存在严重误区.本工作专门对分子轨道中基函数的成分、原子轨道的成分以及原子的成分这些基本概念和计算方法进行了详细讨论,通过实例分析比较了不同方法间的差异,同时指出了计算和分析时需要注意的问题,给出了在方法选择上的建议.

单壁碳纳米管杂化轨道计算

根据轨道杂化理论以及碳纳米管的几何结构,计算了(n,0),(n,n)和(n,m)三种单壁碳纳米管的杂化轨道,给出了杂化轨道s轨道成分和p轨道成分的解析式.对于管径较小的纳米管,锯齿型(n<40),扶手椅型(n<20),手性型(n<30,m<n),s轨道成分较大,不宜视为sp2杂化.

单壁碳纳米管中π轨道倾角对杂化轨道的影响

根据轨道杂化理论以及碳纳米管的几何结构,计算了(n,0),(n,n)和(n,m)3种单壁碳纳米管的杂化轨道,并给出了s轨道成分和p轨道成分与π轨道倾角的关系.

dπ-pπ共轭对分子电子输运性质影响的理论研究

[目的]探究Ⅳ主族的C、Si、Ge等原子与不同离域基团形成的dπ-pπ共轭对相应分子体系电子输运性质的影响.[方法]采用密度泛函理论结合非平衡格林函数(DFT-NEGF)方法探究了含Ⅳ主族元素(C、Si、Ge)的三类分子:四乙基烷烃分子(C_(9)H_(20)S_(2)、SiC_(8)H_(20)S_(2)、GeC_(8)H_(20)S_(2)),四乙炔基烷烃分子(C_(9)H_(4)S_(2)、SiC_(8)H_(4)S_(2)、GeC_(8)H_(4)S_(2)),四苯基烷烃分子(C_(25)H_(20)S_(2)、SiC_(24)H_(20)S_(2)、GeC_(24)H_(20)S_(2))的电子输运性质.[结果]在四乙基烷烃分子中,中心原子Ge由于具有更为扩展的d轨道与碳氢(C—H)σ键存在dπ-pπ轨道相互作用,四乙炔基烷烃分子中乙炔基与Si的d轨道也存在dπ-pπ共轭,而在四苯基烷烃分子中苯环基团间存在额外的π-π弱相互作用,其均有利于电子离域,增大单分子电导.[结论]该研究一定程度上建立了dπ-pπ共轭作用与分子电子输运性质之间的联系,可为含Ⅳ主族中心原子分子在单分子电子学器件中的应用提供参考.

卤代甲烷分子中s键轨道的特征

本文借助最大重叠杂化轨道理论,研究了卤代甲烷系列分子的红外伸缩频率,基团电负性和质子酸度等分子性质与结构的关系.明确地反映了这类分子的化学键特征和卤素取代基对分子性质的影响.

非限域R-缬氨酸体系前线分子轨道的原子贡献

基于Becke和Hirshfeld方法分别计算缬氨酸分子轨道的原子贡献.结果表明:用Becke方法和Hirshfeld方法分析高占据轨道的定性结果基本一致,定量结果稍有差别;对虚轨道分析的定性结果不完全一致,定量结果差别明显.

隐式溶剂下S-亮氨酸体系分子轨道NAO贡献的计算

利用高斯内置的自然键轨道(NBO)分析程序,计算不同隐式溶剂下S-亮氨酸(S-Leu)体系分子轨道的自然原子轨道(NAO)贡献.结果表明:隐式溶剂甲醇和氯仿对S-Leu体系分子轨道根据所属中心加和的NAO贡献影响较大,隐式溶剂甲醇和H_2O的NAO贡献计算结果更接近;隐式溶剂甲醇下羧基片段的NAO贡献总值与隐式溶剂H_2O下的计算结果更接近;隐式溶剂氯仿、甲醇和H_2O对羧基片段的NAO贡献影响不同.

亲电取代反应中活性位点预测方法的比较

预测发生亲电取代反应的活性位点具有重要的理论和实际意义.目前已提出了许多基于反应物自身电子结构的预测方法.本文选择14个单取代苯和8个双取代苯作为测试集,对14种预测方法的可靠性进行了详细的比较分析.结果表明,福井函数、平均局部离子化能等体现局部电子软度的方法特别适合含有邻对位定位基的单取代苯和双取代苯体系,但对于含有单个间位定位基的体系,这类方法往往预测失败.基于静电效应的预测方法整体表现明显不如体现局部软度的方法,但更适合含有单个间位定位基的体系.对所有体系预测能力最稳健的是双描述符,因此可以作为普适性的预测方法.

关于原子轨道等性与不等性杂化区分标准的探讨

因共价分子中心原子价电子和配原子构成的多样性,国内不同版本教材上对杂化轨道理论中等性和不等性杂化的区分标准不统一。通过讨论目前国内教材常采用的2种区分标准的优势和不足,依据杂化概念提出的原因,参照国外教材的做法,提出了对杂化形式不做等性杂化和不等性杂化区分的建议。

杂化轨道理论中等性杂化和不等性杂化的讨论

采用计算量子化学方法讨论了杂化轨道理论中等性杂化和不等性杂化,指出了不是轨道电子数而是杂化轨道成分是确定等性杂化和不等性杂化的判据.

预测亲核反应位点方法的比较

预测分子不同位点发生亲核取代反应的活性具有重要的理论和实际意义.目前已提出了许多基于反应物自身电子结构特点的预测方法.本文将碳基化合物、芳香族化合物和吡啶衍生物这3类分子作为测试体系,对14种预测方法的可靠性进行了详细的比较分析.结果表明,体现局部电子软度的方法能很好地预测反应位点,如简缩双描述符方法,但表现静电效应的预测方法,如原子电荷分析和静电势分析,整体表现很差.对于本文中所用的分子体系来讲,简缩双描述符和Hirshfeld电荷分析方法对分子反应位点预测最准确.

青蒿素的量子化学研究

分别运用分子轨道理论中的半经验AMI办法、密度泛函(B3LYP)和RHF从头算方法对标题化合物进行构型优化,优化时对同一方法采用不同的基组函数6-31G以及6-31G。同时获得了青蒿素的电荷分布以及轨道成分等电子结构参数。系统地讨论了不同理论方法对几何优化的影响,结果表明B3LYP／6-31方法得到的几何结构和实验测量的晶体结构十分吻合, 并且在定性地解释青蒿素的抗疟机制方面表现出优越性。

芳香化合物亲核、亲电反应活性的理论预测和实验反应速率的相关性研究

选择自然布局分析(NPA)电荷、Hirshfeld电荷、分子范德华表面1.6?处的静电势、最低未占据轨道(LUMO)成分、分子范德华表面1.6?处的平均局部离子化能、简缩福井函数和简缩双描述符来预测芳香族化合物亲核加成、亲核取代和亲电反应的活性位点,并分析理论预测结果和实验反应速率之间的相关性.发现这些方法都能准确地预测反应的活性位点.还发现不管对亲核反应还是对亲电反应,体现局部电子硬度的方法,如Hirshfeld电荷和分子范德华表面1.6?处的静电势,其预测结果的大小能较好地反映实验反应速率的相对大小,而体现局部电子软度的方法,简缩福井函数和简缩双描述符,其预测结果和实验反应速率的相关性较小.