多面体分子轨道的程序设计

基于多面体分子轨道的群论方法和等性杂化轨道的构造法,应用Ｃ语言编制了多面体分子轨道微机程序,该程序呆方便地计算出多面体分子轨道的轨道性格,群轨道和杂化轨道等。     

线型聚(N-杂环化)硅烷体系的电子结构与光谱性质的比较研究

用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对线型(N-杂环化)硅烷低聚体系与简单聚硅烷的电子结构和吸收光谱性质进行了比较研究。对各体系的基态分子结构在B3LYP/6-31G**水平上进行了全优化,讨论了电荷分布和前线分子轨道性质。在获得基态稳定构型的基础上,应用含时密度泛函理论计算了电子吸收光谱的性质。计算结果显示,当主链硅原子被氮杂环环化后,由于空间位阻作用使相邻硅硅键明显伸长,使主链结构变得松散。但同时改善了分子主链的电子离域范围,增强了分子结构的可塑性。随着氮杂环数目的增加,低聚硅烷的电子吸收光谱发生明显的红移。氮杂环的引入对聚硅烷的最大吸收光谱带影响非常大。     

单取代氧/硫杂紫菜嗪内氢迁移反应的理论研究

采用B3LYP/6-31G~(**)方法在Gaussian 03程序下,对氧杂紫菜嗪,硫杂紫菜嗪的稳定结构和能量进行优化,并寻找与内氢迁移反应相关的过渡态构型。计算结果表明,芳香性与各体系构象稳定性密切相关,但并不是决定构象稳定性的唯一因素;在中心空穴较小的紫菜嗪体系中,空间位阻,静电作用才是影响构象稳定性的关键因素。由于分子内氢键的存在,氧杂化会明显降低内氢迁移正负反应速率;而S杂化体系的IHAT速率降低则与静电斥力和空间位阻密切相关。     

桂皮酰哌啶类化合物结构与抗惊活性关系的量子化学研究

利用量子化学从头算方法，对13种桂皮酰哌啶类化合物的结构与抗惊生物活性关系进行了研究。采用限制性Hartree-Fock(RHF)方法和6-31G基组，对13种化合物进行全参数优化，得到了它们的稳定构型。并对前线分子轨道能级、轨道组成等性质进行了分析，把它们与实验得到的生物活性参数进行了相关分析，并对某些参量进行了线性回归，得到了回归方程。通过研究发现，桂皮酰哌啶类化合物的抗惊生物活性与分子的前线轨道(HOMO、LUMO)能级和轨道组成存在一定的相关性。通过轨道组成分析发现，具有较高生物活性的分子，其HOMO、LUMO轨道中羰基和烯键所占的比重较大，说明羰基和烯键部位应为此类化合物的活性部位。     

法尼基丙酮的合成方法及其结构的量子化学研究

以橙花叔醇和乙酰乙酸甲酯为原料,采用改良的Carroll反应制得法尼基丙酮。通过探讨合成过程中的各种因素对产品收率的影响,确定了合成标题化合物的最佳实验条件。用分子轨道理论中的AM1方法,通过能量梯度全优化计算,给出了标题化合物两种异构体的稳定几何构型、电子结构和生成热、偶极矩、前线分子轨道能级等分子的基本性质,联系有机电子结构理论进行了讨论。     

椭圆轨道编队飞行的典型模态与构型保持控制方法

本文首先基于T—H方程推导了椭圆参考轨道编队飞行的周期性条件，讨论了椭圆参考轨道卫星编队飞行的典型模态，该模态是圆形参考轨道空间圆形模态的推广。然后论述了二阶带谐项(J2项)摄动对编队飞行构型保持的影响。最后，基于相平面法提出了一种编队飞行构型保持控制方法，该控制方法不是消极的抵消干扰的影响，而是积极的利用干扰的作用达到节约燃料并精确保持构型的目的。仿真表明，采用该控制方法可对椭圆参考轨道卫星编队构型进行有效的保持，卫星的相对位置保持精度可达到厘米量级。     

CO在Ag(100)表面吸附行为的理论研究

应用离散变分Xα方法,对CO分子在Ag(100)表面的吸附过程进行了理论研究,计算了CO分子以垂直方式在三种不同吸附位置吸附时CO分子和Ag(100)表面原子间的键级和电荷分布。结果表明:在吸附过程中,CO分子以顶位吸附为优, 有效吸附距离为170±3 pm,在吸附过程中CO分子只与最近邻的一个表面银原子有相互作用,而其它表面原子及体相原子的电子结构没有变化。Mulliken集居数及局域态密度分析表明,吸附过程中银原子与CO之间的相互作用是表面Ag原子的杂化轨道电子进入CO中空的反键轨道(M→C)和CO上面(主要是C上)未成键电子进入到表面Ag原子空的杂化轨道(C→M) 的共同结果。     

铁卟啉化合物与氧气分子形成的体系的密度泛函理论研究(英文)

采用密度泛函理论B3LYP方法在6-31G(d)基组水平下对氯化铁(+3)卟啉与氧气分子形成的体系进行了研究,得到了几何构型,电子性质及分子轨道结构等相关数据.对两个体系不同自旋状态下的几何构型参数和电子性质对比发现:受体系立体构型对称性的影响,在两个体系中凡是与卟啉环上N原子相关的几何参数及电子性质均呈现出相同规律性.又采用密度泛函理论UB3LYP/6-311G*//UB3LYP/6-31G*方法对这两个体系不同自旋状态下的能量进行了计算,分析表明自旋多重度越高体系越稳定.然后分别分析了两个体系在最稳定自旋状态下的分子轨道占据情况及中心Fe原子最外层3d轨道的电子分布情况,结果表明Fe原子的3d二和3dxz/3dyz与氧气分子的单占据反键轨道HOMO π*2px/π*2py之间存在相互作用,这种相互作用引起铁卟啉环与O2分子间的电子转移并使O2活化.然而,根据分析在通常状态下铁卟啉对O2分子的活化作用是微弱的.     

δ-Pu(111)表面CO吸附位的第一原理研究

采用密度泛函理论(DFT)结合周期模型方法研究了CO分子在δ-Pu(111)面的吸附行为。计算结果表明,CO/Pu(111)最稳定的吸附方式为C端hcp心式垂直吸附,其吸附能为-1.764 eV(自旋极化)和-1.791(无自旋极化)。fcc心式垂直吸附为次稳定吸附态,吸附能与hcp心式垂直吸附相差很小。CO与Pu配位数目是决定化学吸附的主要因素,配位的Pu原子数目越多,化学成键越稳定,两者间的相互作用主要源于CO分子杂化轨道和Pu原子杂化轨道的贡献。在较低温度下CO在Pu(111)表面倾向于以分子态吸附。     

羧基与钙离子吸附机理的密度泛函的仿真研究

运用CASTEP模块对柠檬酸吸附于石膏晶体表面的空间结构、电子结构、络合吸附机理进行了理论探索,基于密度泛函理论的第一性原理优化了Ca SO4(010)晶面结构,计算了晶面与柠檬酸反应吸附能。通过对柠檬酸吸附方式的假设和计算,发现最佳吸附方式为柠檬酸羧基结构中的H原子被晶面(010)上的钙原子的垂直吸附。吸附机理主要表现为柠檬酸中羧基的H原子1s轨道中的电子向晶体表面(010)上Ca原子的3d轨道发生了转移,从而形成杂化轨道。     

ASEHMO程序的编制

ASED—MO 理论是推广的 H(?)ckel 分子轨道(EHMO)理论的一种改进。它把 EHMO 理论算得分子的电子能量 E_D 加上分子中原子间两体排斥能 E_R 作为分子的总能量 E。我们编制了计算 E_R 的 ASED 程序,并和修改后的 EHMO 程序连结,成为ASEHMO 程序。用该程序计算分子的能量,优化分子的构型,研究化学反应的过程,均取得较好的结果。     

新农药咪蚜胺电子结构与构象的量子化学研究

采用半经验量子化学方法ＡＭ１对新农药咪蚜胺分子的电子结构与构象进行了研究。优化了分子的几何构型参数；计算了势能面、静电势分布、前线分子轨道能级及原子净电荷，并从理论上分析探讨了咪安水解反应易于发生的可能构象，为该农药的进一步研究提供了有用信息。     

最大重迭分子轨道和核自旋偶合常数的计算

利用前文中建立的AM1级别上最大重迭对称性分子轨道计算方案,并结合最大键级杂化轨道方法,在对分子几何优化的基础上,计算系列化合物分子中各原子的电荷分布和杂化轨道组成系数,拟合出计算C-H及C-C偶合常数的简单关系式,计算各种分子中不同C-H键和C-C键偶合常数,所得计算值和实验数据较为吻合,两者相关系数和标准偏差:.1JCH为0.982 0和6.020 5,1JCC为0.988 8和7.346 2,为计算1JCH和1JCC提供简便而直观的方法.建立的公式可预测新化合物中的C-H及C-C偶合常数,对新化合物的性质和结构及成键情况也能起到辅助推断作用,且在大分子体系的研究中极易推广.计算结果进一步表明所建AM1级别上最大重迭对称性分子轨道计算方法是可行的.     

离域片断轨道的定域化——WSW—like法程序

ＷＳＷ－ｌｉｋｅ法的核心是向每一个分子片断提供一组完整的具有正确集居数的片断轨道，开壳层离域片轨道的定域化是ＰＭＯ法的基础，在计算技术上，片断分子的建立是ＷＳＷ－ｌｉｋｅ法的特点之一，片断分子为离域轨道的定域化提供了一个理想的分子模型，在本文中，详细地描述了轨道定域化的ＦＯＲＴＲＡＮ－７７程序。     

GGP图形软件包在量子化学中的应用

本文报导了作者们在GGP图形软件包基础上开发的GGPSD绘图程序,利用该程序可以绘制或显示各类原子轨道,原子杂化轨道,分子轨道,轨道电子密度和分子的电子密度。电子密度差的截面等值图以及它们的截面立体透视图,也可以绘制或显示化学反应体系的位能曲线和位能面。文中以 HF 分子和H_2+H→H+H_2的交换反应为例,分别给出了简单示例。     

网络版原子和分子结构可视化程序的开发

以MATLAB为开发平台,编写一种基于网络的原子和分子结构可视化程序AMSW,有绘制主量子数小于9的任意类氢原子原子轨道、杂化轨道、分子轨道,及对应电子云等多种相关图形和动画显示的功能。程序以GUI方法制作,通过MATLAB Web Server实现网络功能,便于使用和交流。     

十二胺捕收剂溶剂化效应及其水相氢键超分子作用的密度泛函研究

采用密度泛函方法研究了十二胺在气相、苯、乙酸、乙醇及水中的分子构型、电荷分布以及前线轨道。首先采用B3LYP/6-31G(d,p)及B3 LYP/6-311++G(d,p)进行优化,采用自洽反应理论(SCRF)的极化连续介质模型(PCM)进行不同溶剂条件下的优化并进行自然键轨道(NBO)分析。结果表明,对比气相条件下,十二胺分子的几何构型发生了微弱变化,这种变化随着溶剂介电常数的增加长程稳定性增强,溶剂化效应使前线轨道中HOMO趋于比LUMO更稳定,NBO分析表明溶剂化能主要来源于LP(1)N_(38)→π~*C_(32)-C_(33)。随着溶剂介电常数的增加,十二胺分子采用B3 LYP/6-31+G(d,p)的△E_(HOMO)-E_(LUMO)由气相-0.23773 a.u至水相中-0.25120 a.u,溶剂化能-13.36 kcal/mol,采用B3 LYP/6-311++G(d,p)的△E_(HOMO)-E_(LUMO)由气相-0.22755 a.u至水相中-0.24004 a.u,溶剂化能-13.02 kcal/mol,溶剂化能趋于稳定,表明十二胺分子的溶剂化效应采用B3 LYP/6-31+G(d,p)构型趋于稳定。采用B3LYP/6-31+G(d,p)对十二胺与水分子氢键超分子结构进行了研究,利用分子静电势(MEP)进行氢键及反应活性位分析,结果表明氢键作用是引起十二胺分子结构和性质变化的主要原因。研究结果对十二胺捕收剂在溶剂条件下对矿物的浮选机理认识具有一定的理论意义。     

离域片断轨道的定域化─WSW－like法程序

ＷＳＷ－ｌｉｋｅ法的核心是向每一个分子片断提供一组完整的具有正确集居数的片断轨道。开壳层离域片断轨道的定域化是ＰＭＯ法的基础。在计算技术上，片断分子的建立是ＷＳＷ－ｌｉｋｅ法的特点之一。片断分子为离域轨道的定域化提供了一个理想的分子模型。在本文中，详细地描述了轨道定域化的ＦＯＲＴＲＡＮ－７７程序。     

乙二胺缩3,5-二氯水杨醛的合成、表征及量子化学计算

本文用乙二胺与水杨醛衍生物在非水相中合成了一种新的双希夫碱配体,并通过元素分析、核磁、质谱和红外等方法进行了表征。采用Gaussian 03在DFT/B3LYP水平下进行理论研究。计算出分子总能量TE、分子最高占据轨道能E_(HOMO)、分子最低空轨道能E_(LUMO)、标准焓H~θ、标准自由能G~θ、恒容热熔Cv~θ、标准熵S~θ、零点能E_0、分子偶极矩μ、前线轨道能量差△E等热力学参数。优化了几何构型模拟出分子的部分重要键长((?))、键角(°)、二面角(°)等结构参数。经过Mulliken布居分析得到了原子的净电荷分布。计算出原子轨道对前线分子轨道的贡献(%)。通过对热力学参数、结构参数、原子净电荷布局和原子轨道对前线分子轨道贡献的总体探讨,表明目标分子具有较好的空间结构和较强的配位能力,是一个良好的配体;并且,它的生物活性很强,可以进一步进行抑菌性能和抗氧化性能等研究并且应用到各个领域。     

多氯联苯分子空间坐标与气相色谱相对保留时间的QSPR研究

应用ChemWindow和ChembioOffice绘图软件对209种多氯联苯化合物(PCBs)作图,通过分子最低能量模块计算得到其空间稳定构型,空间构型对应着分子空间坐标,固定坐标原点,得到同一坐标系的分子空间坐标。对PCBs分子空间坐标研究,定义了2个描述符,原子距离指数(Y_S)和分子空间特征指数(Y_F)。用多元线性回归方法获得了多氯联苯化合物的气相色谱相对保留时间(GCRRT)与该空间距离指数之间良好的定量结构一性质相关(QSPR)模型,定义的指数易于计算和运用。模型相关性良好(R=0.990),具有较高的预测能力和可靠性,从另一角度为QSPR研究提供一个新的思路。