生物大分子体系量子化学计算方法新进展

本文就近年来报道的4 种研究生物大分子体系的量子化学计算方法(计算显微镜方法、定域分子轨道方法、线性标度半经验量子化学方法和并行算法) 作了较为详细的介绍, 并展望了该领域的研究前景。     

铝在MCM-22分子筛骨架上分布的27Al MQ MAS NMR研究

利用二维多量子魔角旋转（2D MQ MAS）技术并结合量子化学计算，研究了铝在MCM-22分子筛骨架上的分布，并对铝的不等价四面体位进行了归属.在27Al 2D 5Q MAS NMR谱中骨架四配位铝的范围内观察到3个信号，证明MCM-22分子筛有3种骨架铝.经计算这3种骨架四配位铝的各向同性化学位移和四极作用常数分别为：δ 50.5、δ 57.3、δ 62.4和1.74、1.68、1.92 MHz. MCM-22分子筛结构中有8种结晶学不等价四面体（T）位.我们通过模拟MCM-22分子筛的27Al 2D 5Q MAS NMR谱，认为8种不等价T位分为3组. T2、T6位上的铝分别与δ 61、δ 49处的信号相关， T1、T3、T4、T5、T7、T8位上的铝对δ 56处的共振峰有贡献.当硅铝原子数比(Si/Al)在10～15之间变化时，铝在MCM-22分子筛的骨架上是无规占据的.     

Isomerization Mechanisms of C_5H_2 on the Triplet and Singlet Potential Energy Surfaces

Density functional theory calculations with the B3LYP functional are used to study the structure and stabilities of C5H2 isomers and possible isomerization mechanisms on the triplet and singlet potential energy surfaces.Calculated results show that isomerization of C5H2 is likely to occur on the triplet potential energy surface while direct conversions of the singlet C5H2 isoers via 1,3-hydrogen migration transitions of the singlet C5H2 isomers via 1,3-hydrogen migration transition states are extremely difficult dynamically.In such isomerization processes,the hydrogen transfer processes in carbon chains are the rate-determining steps.The triplet species except the linear ground state X^3∑g^- are rather less stable than their singlet forms,although the singlet and triplet species haver similar geometries.     

Theoretical Study on Gas—phase Pyrolytic Reactions of N—Ethyl,Isopropyl and N—t—Butyl Substituted 2—Aminopyrazine

Density functional theory (DFT) and ab initio methods were used to study gas‐phase pyrolytic reaction mechanisms of iV‐ethyl, N‐isopropyl and N‐t‐butyl substituted 2‐aminopyrazine at B3LYP/6–31G* and MP2/6–31G*, respectively. Single‐point energies of all optimized molecular geometries were calculated at B3LYP/6–311 + G(2d,p) level. Results show that the pyrolytic reactions were carried out through a unimolecular first‐order mechanism which were caused by the migration of atom H(17) via a six‐member ring transition state. The activation energies which were verified by vibrational analysis and correlated with zero‐point energies along the reaction channel at B3LYP/6–311 + G(2d,p) level were 252.02 kJ. mo^?1 (N‐ethyl substituted), 235.92 kJ‐mol^?1 (N‐t‐isopropyl substituted) and 234.27 kJ‐mol^?1 (N‐t‐butyl substituted), respectively. The results were in good agreement with available experimental data.     

平面五元水分子簇的量子化学研究

选用Gaussian03的B3LYP/6-31G(d,p)、DMol3的BLYP/DNP和deMon的BLYP/TZVP等方法计算了甲烷水合物(结构-1)中平面五元水分子簇的结合能和氢键能,作了基组重叠误差(BSSE)和色散能(dispersion)的修正,估算了次级相互作用的贡献.在DMol3程序中使用了大型数值基组DNP,将基组重叠误差降至最低.在Gaussi-an03的B3LYP/6-31G(d,p)计算中,采用平衡法(Counterpoise)校正基组重叠误差.两种计算方法给出了一致的结果,证实了在使用6-31G(d,p)基组时,一对水分子在平衡距离的基组重叠误差高达8 kJ/mol.为估算色散能的贡献,使用了新近发展的包含色散能的密度泛函的DFT程序deMon计算了五元水分子簇.用多种方法计算出了经基组重叠误差和色散能修正的五元水分子簇的分子间结合能和氢键能的较为精确的势能超曲面,为甲烷和其他气体水合物的分子动力学模拟提供了依据.     

天然存在的卤代醚

意大利Palemo大学的L.Gagliardi和瑞典Lund大学的B.O.Roos利用量子化学计算方法发现,在二铀化合物中,铀原子间是用5根共价键结合在一起的,相当于存在着五重键。当有很多原子轨道和价电子能够参与成键时,通常会形成复杂的键合方式。例如,过渡金属间就可以生成四重金属金属键。这     

硅硫二元团簇[（SiS2）nSiS]^＋（n=1～3）的结构和稳定性的量子化 …

用密度泛函（ＤＦＴ）方法（Ｂ３ＬＹＰ／６－３１Ｇ＊）研究了硅硫团簇「（ＳｉＳ２）ｎＳｉＳ」＾＋（ｎ＝１～３）的可能几何构型，得到各稳定构型的电子结构，并计算了相应的振动频率，预测了稳定构型的振动光谱，由其稳定构 比较可在理论上预测团簇的生长规律，并可初步预测团簇的形成机理。     

苯胺衍生物式电位的QSAR研究

以AM1量子化学半经验分子轨道方法计算22个苯胺衍生物的分子结构参数,用多元线性回归的方法研究了13个式电位已知的苯胺衍生物的氧化式电位与其分子结构参数之间的关系.苯胺衍生物式电位与离子化电势(Ip),N原子上的净电荷(e(N),总的偶极矩(μt)和第四个碳上的净电荷(e(C4))有很好的相关性,回归方程为:E0′=-7.820 5 0.884 9(Ip-3.739(e(N)-0.093 56μt 0.925 1(e(C4)),(R=0.979,SD为0.023 6).依据回归方程合理地预测了其余9个苯胺衍生物的离子化电势和式电位,探讨了取代基性质和取代位置对离子化电势和式电位的影响.     

甲基三氯硅烷水解反应机理的密度泛函研究

采用量子化学密度泛函方法研究了甲基三氯硅烷的结构性质和水解反应机理,发现水的O原子进攻Si原子取代Cl原子的同时,水的另一个H原子逐渐与Cl结合形成相应的羟基硅烷和HCl.甲基三氯硅烷水解按亲核取代--消除的协同反应机理完成.     

醛基不饱和卡宾存在寿命的理论研究

采用量子化学中的的从头计算方法，在B3LYP/6-31G^**水平上研究了醛基不饱和卡宾HCO-CH=C：重排成醛基乙炔的反应机理。全优化得到了HCO-CH=C：的两种稳定构型以及对应的过渡态和产物的构型，并计算得到了各种构型的振动频率。在振动频率计算结果的基础上，采用过渡态理论计算了活化能最小的重排反应的的动力学性质，然后根据得到的反应速率常数，计算了不同温度下HCO-CH=C：的半衰期。结果表明，HCO-CH=C：的半衰期很短，室温下只有10^-13s左右。这对深入了解HCO-CH=C：的性质及其存在在寿命提供了有用的信息。