非迭代冻结密度近似方法在计算氢键相互作用的合理性研究

为计算相互作用较弱的分子碎片之间的耦合能,Harris从密度泛函理论出发,提出了一种简化方法,即冻结密度近似(FDA)方法.对该方法在描述分子间氢键作用的合理性进行了验证.对水分子间的HO┉H氢键、甲酰胺与水分子间的NH┉O氢键、二氟甲烷和水分子间的OH┉F氢键,以及DNA中的碱基(AT,GC)之间的N—H┉O,N—H┉N等类型的氢键的计算表明:若电子交换关联采用非定域自旋密度近似,FDA的计算结果同其他abinitio方法的计算结果以及实验结果都符合得很好.FDA在计算过程中既不需要求解泊松方程,也不需要进行反复的自洽迭代,所以运算速度较快,在研究生物大分子体系中的氢键相互作用方面具有一定的使用价值 关键词： 冻结密度近似 氢键 密度泛函     

微波波谱法研究分子间相互作用

微波波谱是一种微波频段的波谱学方法,近年来在研究分子系统结构及分子间弱相互作用上发展迅速,是一种高分辨率和高灵敏度的分析工具. 本文介绍了它的原理及应用,尤其是对脉冲喷射傅里叶变换微波谱仪研究范德华力配合物、氢键配合物、弱氢键配合物、卤键配合物等弱相互作用体系的微波转动谱也作了简要的综述.      

分子动力学模拟研究DMSO-水体系的结构和相互作用

用分子动力学模拟方法结合核磁共振化学位移和红外光谱结果,研究二甲基亚砜DMSO水溶液在全浓度范围内的结构和弱相互作用. 表明径向分布函数分析,DMSO水溶液中既存在着传统的强氢键又存在C—H…O弱相互作用. 氢键网络分析发现DMSO水溶液体系在水富集区域,水分子倾向于自身缔合形成稳定的分子簇结构,而随着DMSO浓度的逐渐增加,水的有序结构受到破坏. DMSO的摩尔分数为0.35是一个特殊点,多种性质偏离理想混合最远. 水分子和DMSO分子发生了交叉缔合作用形成稳定的分子聚集体. 分子动力学统计的平均氢键数与核磁共振化学位移和红外波数变化数据结果进行比较,结果吻合很好.     

双δ力与表面修正δ力和(s-d)壳层氧同位素核能谱

本文用双δ力和表面修正δ力作为有效相互作用, 用组态混合计算了(s-d)壳层氧同位素^17-22O核的能谱. 结果表明: 双δ力比修正表面δ力能更好地重现氧同位素的能谱; 表面δ相互作用的两体矩阵元对能量的贡献比体δ相互作用要大得多.     

萘乙酸溶剂效应的静态模拟（英文）

运用量子力学的DFT-B3LYP/6-311+G^**方法,结合极化连续介质模型(PCM),模拟萘乙酸(NAA)的气相结构以及分别在水、乙醇和丙酮溶液中的结构.键长、Mulliken布居和原子电荷的计算结果表明水、乙醇和丙酮都是极性溶剂,使得溶液中NAA的O-H键变弱,酸性增强.在NAA/H₂O、NAA/EtOH和NAA/Acetone体系中,用分子动力学方法模拟NAA羧基氧原子与周围溶剂氢原子之间的径向分布函数和NAA的均方位移.研究结果表明溶质-溶剂分子间的相互作用既有近程作用(氢键作用),也有远程作用(范德华作用).其中NAA/EtOH体系中的作用较强,且以氢键作用为主;NAA/H₂O体系中的作用较弱. NAA在水溶液中的扩散性较小,在乙醇溶液中的扩散性较大.     

All-atom Molecular Dynamic Simulations and NMR Spectra Study on Intermolecular Interactionsof N,N-dimethylacetamide-Water System

采用分子动力学模拟方法结合核磁共振化学位移系统研究了N,N-二甲基乙酰胺(DMA)水溶液体系全浓度范围的弱相互作用. 并对动力学模拟结果和核磁共振化学位移进行了比较. 径向分布函数表明体系中强氢键和C-H···O弱相互作用并存. 氢键网络分析体现了DMA水溶液结构中存在着不同的溶液结构区域. 随浓度和温度变化核磁共振化学位移值用于研究形成氢键的变化情况,并和模拟得到的结果进行比较,模拟和实验结果得到了较好的吻合.     

木犀草素和鸟嘌呤间相互作用的理论研究

采用密度泛函理论中的B3LYP方法对木犀草素和鸟嘌呤之间的相互作用和机理进行研究,分别找到了十八种木犀草素和鸟嘌呤复合物. 结果表明这些复合物是通过氢键相互作用而稳定存在的. 利用分子中的原子理论(AIM)和自然键轨道理论(NBO)对体系中的氢键进行研究. 通过基组重叠误差校正的复合物间的相互作用能为6.04～56.94 kJ/mol,计算结果表明在木犀草素-鸟嘌呤复合物中有很强的氢键相互作用. 比较了木犀草素和四个DNA碱基间的相互作 用,发现木犀草素-胸腺嘧啶是最强的,木犀草素-腺嘌呤是最弱的.     

超核_Λ~(13)C、_Λ~(17)O低激发态的研究

本文从唯象的以Λ-α相互作用位和~(12)C、~(16)O的独立α粒子模型波函数出发,采用折迭位方法,求出了以Λ-~(12)C、Λ-~(16)O等效相互作用位的解析表示,在此基础上计算了超核_Λ~(13)C、_Λ~(17)O的低激发态能量和自旋轨道耦合效应所引起的_Λ~(13)C第一激发态的能级劈裂,并对Λ-~(12)C、Λ-~(16)O等效相互作用位和_Λ~(13)C、_Λ~(17)O的有关问题进行了分析和讨论.     

SiH_4…Y(Y=He,Ne,Ar,Kr)体系中的分子间弱相互作用北大核心CSCD

在MP2/aug-cc-pvtz水平上对SiH4…Y(Y=He,Ne,Ar,Kr)复合物势能面上的4个构型进行优化,探讨了SiH4…Y(Y=Ar,Kr)复合物体系中的蓝移氢键结构和电子性质.含基组重叠误差(BSSE)校正的分子间相互作用能的相对大小可以判断复合物的相对稳定性递增顺序为:SiH4…He→SiH4…Ne→SiH4…Ar≈SiH4…Kr.且SiH4与Y(Y=He,Ne)体系之间的相互作用可归属为van der Waals力,而SiH4与Y(Y=Ar,Kr)之间的相互作用属弱氢键.NBO及电子行为分显示,SiH4…Y(Y=Ar,Kr)氢键复合物是一种非静电性质的弱氢键作用.另外,对各复合物中相关键鞍点处的电子密度拓扑性质分析也表明复合物中均存在非静电性质的分子间弱相互作用.     

SiH4…Y(Y=He,Ne,Ar,Kr)体系中的分子间弱相互作用

在MP2/aug-cc-pvtz水平上对SiH4…Y(Y=He,Ne,Ar,Kr)复合物势能面上的4个构型进行优化,探讨了SiH4…Y(Y=Ar,Kr)复合物体系中的蓝移氢键结构和电子性质.含基组重叠误差(BSSE)校正的分子间相互作用能的相对大小可以判断复合物的相对稳定性递增顺序为:SiH4…He→SiH4…Ne→SiH4 …Ar≈SiH4…Kr.且SiH4与Y(Y=He,Ne)体系之间的相互作用可归属为van der Waals力,而SiH4与Y(Y=Ar,Kr)之间的相互作用属弱氢键.NBO及电子行为分显示,SiH4…Y(Y=Ar,Kr)氢键复合物是一种非静电性质的弱氢键作用.另外,对各复合物中相关键鞍点处的电子密度拓扑性质分析也表明复合物中均存在非静电性质的分子间弱相互作用.     

Structures and Hydrogen Bonding Interactions in Urea-water System Studied by All-atom MD Simulation and Chemical Shifts in NMR Spectrum

采用分子动力学模拟方法结合核磁共振化学位移和粘度对尿素水溶液在稀浓度范围内的结构和弱相互作用进行研究. 从径向分布函数(RDF)分析看出,尿素水溶液中存在着几种不同类型、不同氢键形成能力的传统氢键. 氢键网络分析发现尿素水溶液体系在水富集区域,水分子倾向于自身缔合形成稳定的分子簇结构,而随着尿素浓度的逐渐增加,水的有序结构受到破坏,水分子和尿素分子发生了交叉缔合作用形成氢键,尿素分子有形成自身缔合的趋势. 分子动力学统计的平均氢键数与核磁共振化学位移和粘度数据结果进行比较,发现它们的变化趋势一致,证明了实验和理论结果有很强的可靠性.     

2-F-环氧丁烷与几种生物小分子间的赝氢键结构

采用密度泛函B3LYP(Becke,three-parameter,Lee-Yang-PaH)/6-311++G**和HF(Hartree Fock)/6-311++G**方法,从理论上探讨了2-F-环氧丁烷分别与几种常见而重要的生物小分子咪唑(Iminazole)、噻唑(Thiazole)和恶唑(Oxazo1e)等分子间的弱相互作用,发现分子间同时存在N…H常规氢键和C-F…H-C赝氢键结构.弱相互作用能计算表明3个复合物的相对稳定性相当.计算结果表明,在C-F…H-C赝氢键结构中,与电子的直接供体F密切相关的共价键C-F键长增大,伸缩振动的频率红移,而作为电子受体的H-C基团,其C-H键伸缩振动光谱蓝移;另外,电子密度拓扑性质表明C-F…H-C赝氢键的共价性及离子性均与常规氢键相当.     

~(16)O ~(24)Mg和~(20)Ne (24)Mg弹性散射的机制

本文考虑了两碰撞核间核子结团的转移机制,解释了象~(16)O ~(24)Mg和~(20)Ne ~(24)Mg这样一些4N核间的弹性散射微分截面后角振荡上升的反常现象.在原子核分子轨道模型的理论框架下,将交换势的强度作为唯一的可调参数,数值计算较自然地拟合实验结果.     

1,3,5-三氮杂苯－水簇氢键结构性质

在B3LYP/6-31 G**和MP2/6-31 G**水平上对1,3,5-三氮杂苯-(H2O)n(n=2,3)复合物的基态氢键结构进行几何优化和性质计算,结果表明复合物之间存在较强的氢键相互作用,所有稳定复合物结构中形成一个N…H-O氢键并终止于弱O…H-C氢键的氢键水链构型最稳定.氢键的形成是水分子中H-O键振动频率减小(红移).NBO分析表明,最稳定的1:2和1:3复合物发生分子问电荷转移总量分另q为0.02501 e和0.02777 e.     

Anharmonic Vibrational Signatures of DNA Bases and Watson-Crick Base Pairs

在密度泛函理论水平上研究了从DNA碱基单体到Watson-Crick碱基对的结构、电荷分布、以及非谐性振动参数的变化. 通过研究参与碱基对中多重氢键的NH₂、N-H和C=O的伸缩振动模式,预测了这些模式的对角非谐性常数、非对角非谐性常数、以及非谐性振动耦合对碱基结构变化的敏感性. 研究结果揭示了DNA碱基中非谐性振动势、分子间氢键和静电相互作用之间的内在联系.     

SiH4•••Y(Y=He, Ne, Ar, Kr)体系中的分子间弱相互作用

在MP2/aug-cc-pvtz水平上对SiH4•••Y(Y=He, Ne, Ar, Kr)复合物势能面上的4个构型进行优化, 探讨了SiH4…Y(Y=Ar, Kr)复合物体系中的蓝移氢键结构和电子性质. 含基组重叠误差(BSSE)校正的分子间相互作用能的相对大小可以判断复合物的相对稳定性顺序为： SiH4…He ˂ SiH4…Ne ˂ SiH4…Ar ≈SiH4…Kr. 且SiH4与Y（Y=He, Ne）体系之间的相互作用可归属为van der Waals力, 而SiH4与Y(Y=Ar, Kr）之间的相互作用属弱氢键. NBO及电子行为分显示, SiH4…Y（Y= Ar, Kr）氢键复合物是一种非静电性质的弱氢键作用. 另外, 对各复合物中相关键鞍点处的电子密度拓扑性质分析也表明复合物中均存在非静电性质的分子间弱相互作用.     

固体酪氨酸^13C化学位移屏蔽张量研究中的氢键作用

应用规范不变原子轨道方法，考虑分子间的氢键作用，对固体酪氨酸＾１３Ｃ化学位移屏蔽张量进行了理论模拟，并对本文结果和以前的计算结果与实验值进行了比较。结果表明：对羧基碳，其理论值和实验值的方均根偏差（不考虑氢键作用）为３３．４ｐｐｍ；而考虑氢键作用，其相应的方均根偏差为２３ｐｐｍ，这表明在氨基酸羧基碳的化学屏蔽研究中考虑分子间的氢键作用是很重要的，特别是δ２２分量，对氢键作用非常敏感，这和ＭｃＤｅｒ     

HOX(X=F,Cl)二聚体红移氢键的理论研究

用理论方法研究了二聚体HOX(X=F,Cl)分子间氢键,在B3LYP/6-31+G(d,p)、 B3LYP/6-311++G(d,p)、MP2/6-31+G(d,p)和MP2/6-311++G(d,p)水平上,利用标准方法和均衡校正方法对二聚体进行了几何优化、振动频率和相互作用能的计算。同时,利用电子密度拓扑分析和自然键轨道分析对红移氢键的本质进行了分析。研究表明：分子间O—H…O和O—H…X(X=F,Cl)氢键的形成使二聚体中O—H键伸长,伸缩振动频率减小,形成红移氢键。NBO分析表明,电荷转移效应占优势,因此形成O—H…O和O—H…X(F,Cl)红移氢键。     

分子动力学模拟研究方解石表面润湿性反转机理

利用分子动力学模拟技术从分子尺度探究方解石表面润湿性反转机理.首先,研究方解石表面润湿性反转过程;而后,从原油分子-方解石表面与原油分子-原油分子/水分子相互作用两个方面系统揭示方解石表面润湿性反转机理.结果:(1)水分子能够驱离方解石表面弱吸附的非极性分子造成润湿性的改变,但不能驱离强吸附的极性分子使润湿性反转难以实现;(2)原油分子极性越强与方解石表面相互作用越强,极性分子与方解石表面之间主要为静电力,非极性分子与方解石表面之间主要为范德华力;(3)原油分子极性越相近分子之间的相互作用越强,分子极性相差越大分子之间的相互作用越弱.非极性分子之间主要是范德华力,极性分子之间主要是静电力;(4)原油分子在方解石表面和水分子的共同作用下形成乙酸-吡啶-水-甲苯-己烷的稳定吸附序列.本研究为靶向提高采收率技术的设计与应用提供理论基础.     

C6H5COOH⋯X分子间氢键的理论研究

在B3LYP/6-311++G(3df,2p)理论水平,计算研究C6H5COOH...X分子间氢键的理论研究(X=H2O, HCOH, CH3COCH3, NH3, CH2NH和HCN)氢键体系。获得氢键复合物稳定结构、氢键相互作用能、振动频率、热力学性质等。计算结果表明,C6H5COO—H...X体系存在较强的O—H...O与O—H...N红移氢键。C6H5COO—H...X氢键复合物气态分子的自发形成过程温度不同,C6H5COOH...NH3和C6H5COOH...CH2NH 体系在室温下能自发进行,其余二聚体要在低温下才能自发进行。