价键理论新进展

概要介绍了现代价键理论的几个主要方法,并讨论了它们各自的特点及其发展现状,并重点介绍了键表方法的基本理论、计算程序及一些应用。     

价键理论的对不变式方法——Ⅱ. 无自旋价键计算程序Xiamen

发展完善了价键理论的对不变式方法,给出了对不变式的正则展开方法,并证明了对不变式可以展开成任意阶的子对不变式和相应余子式乘积的形式.利用对不变式方法,完成一个新的无自旋价键理论方法从头计算程序──Xiamen. 测试计算表明,Xiamen程序比基于传统价键方法的程序计算效率高,为量子化学计算研究提供了一个新工具.     

价键方法中的非活性轨道优化新算法

本文通过引进一组正交的辅助非活性轨道和与它正交的辅助活性轨道,将价键理论方法中的冻核近似推广到轨道非正交的情形,得到了体系能量及其对非活性轨道的梯度解析表达式,简化了价键自洽场方法中非正交轨道能量梯度的计算．该方法的标度为（Na＋1）m^4,其中Na和m分别是活性轨道和基函数的个数．分析表明,与现有的其他算法相比较,该方法具有更低的计算标度,因而计算效率更高．     

经典价键理论的从头算计算方法

价键理论是两大现代化学键理论之一,广泛应用于化学键本质和化学反应机理的研究。由于计算困难,价键理论应用局限于定性的讨论而无法有效地开展从头计算研究。现代经典价键理论在经典价键理论的理论基础上,引入合理有效的计算方法,提高了价键计算的效率。本文回顾近年来经典价键理论从头算方法在提高计算精度和拓展研究范围方面的发展,并简要展望价键理论方法的发展趋势。     

对取代苯Ph一X（X＝F，OH，NH_2）的价键理论研究

采用键表酉群方法对Ｃ６Ｈ５Ｆ、Ｃ６Ｈ５ＯＨ和Ｃ６Ｈ５ＮＨ２中的电子离域现象进行了计算和分析，讨论了取代苯的价键描述特性，并计算了取代基的π电子离域能．结果表明离子结构成分与离域能有直接关系，即离子成分越多，电子离域能越大．／６－３１Ｇ基组及“分子中的原子”方法将电荷密度分区积分得到各原子上的电荷集居数，并将此结果与取代苯的反应性能进行了比较。为在价键意义上分析和理解取代基对苯环电子结构及其反应性能的影响，本文对３个典型的取代苯Ｐｈ－Ｘ（Ｘ＝Ｆ，ＯＨ，ＮＨ２）进行了初步的价键计算和讨论．１计算方法及构型在键表酉群方法中［５］，体系的一个共振结构可用一个价键结构函数即键表ψ（ｋ）来描述，相应的体系总波函数Ψ可表示为Ｍ个正则键表的线性组合：式（１）便构成了键表相互作用（ＢＴＩ）计算方法［６］的基础．键表对体系的结构贡献定义为：原子轨道ｑ上的电荷集居数定义为：式中ｍｑ（ｋ）可取０、１或２，分别对应于键表ψ（ｋ）中原子轨道ｑ出现０、１或２次．为简比计算，我们将取代苯的σ骨架用ＨＦ分子轨道固定［７］，这样仅需考虑π电子及轨道．原子轨道积分及ＨＦ－ＳＣＦ计算采用Ｇａｕｓｓｉａｎ８０程序．联系人及第一作者：莫亦荣，男，２９     

SN2反应X-l+CH3XrXlCH3+X-r(Xl=Xr=F, Cl, Br, I)的价键方法研究

应用最近发展的价键组态相互作用(VBCI)方法计算了SN2反应X-l+CH3Xr→XlCH3+X-r(Xl=Xr=F, Cl, Br, I)的反应能垒和价键相关参数. 计算结果表明, VBCI能垒与采用分子轨道理论的CCSD(T)方法计算的能垒相一致. 讨论了SN2反应的反应参数.     

S_N2反应X_l~-+CH_3X_r→X_lCH_3+X_l~-(X_l=X_r=F,Cl,Br,I)的价键方法研究

应用最近发展的价键组态相互作用 ( VBCI)方法计算了 SN2反应 X-l +CH3 Xr→ Xl CH3 +X-r ( Xl=Xr=F,Cl,Br,I)的反应能垒和价键相关参数 .计算结果表明 ,VBCI能垒与采用分子轨道理论的 CCSD( T)方法计算的能垒相一致 .讨论了 SN2反应的反应参数 .     

价键理论的不变式方法的新算法

价键理论的不变式方法的新算法吴玮，莫亦荣，张乾二（厦门大学化学系，厦门，３６１００５）关键词价键理论，群论，不变式近年来，我们提出了闭壳层的价键（ＶＢ）计算的不变式（或称正行列式）方法［１，２］．将置换群ＳＮ对ＶＢ结构的对称子群Ｑ进行陪集分解。每一个...     

HNC（←→）HCN成键特征的价键理论

采用现代价键理论之一的键表酉群方法, 结合Pauling的共振理论, 建议了一个选择重要价键结构的方案. 该方案能获得可靠直观的化学反应成键图象. 对异构化反应HNCHCN进行了成键特征的价键理论研究, 在从头算水平上解释了一些重要的成键特征, 如HCN比HNC稳定, 反应中CN键先伸长后缩短及反应中只有H迁移变化, CN键始终未断裂等. 计算结果表明, 只需少量价键结构就可对此异构化反应给出直观清晰的物理图象.     

从头算VB-MP2组合方法

提出了一种经济实用的价键计算方法VB-MP2方法.将体系的电子分为非活性电子和活性电子,应用MP2方法计算非活性电子的相关能效应,用VB方法处理活性电子.测试计算表明,该方法保持了价键方法的特点,且计算结果比传统的使用芯-价分离技术的价键方法有较大的改善.     

A New Group Theoretical Approach to the Nonorthogonal Problem in Valence Bond Theory

Introduction There has been a very significarnt resurgence of interest in ab initio valence bond calculations recently. This is because the VB calculation based on nonorthogonal basis can provide intuitive understanding about many very important phenomena in chemistry. However, practical calculation based on nonorthogonal basis is still a great challenge even to deal with a quite small system due to the well-known N! (or     

对结构化学中价键理论教学的若干思考

通过追踪原始文献,分析结构化学中价键理论部分的教学内容,特别是对氧气分子基态电子结构的处理,发现价键理论不仅能够正确解释或预测分子结构,而且对芳香性、铁磁性等化学键本质的描述表现更优.     

直链烷烃体系电子转移的价键方法研究

应用价键理论研究直链烷烃体系的电子转移过程, 直接计算得到的耦合能与实验值以及其它的理论计算结果一致. 对于阳离子系列, BOVB方法和VBCIS方法都给出了与实验相符的计算结果, 但对于阴离子系列, VBCIS方法的β值基本一致, 而BOVB方法的β值较大. 计算结果表明, 价键理论可以应用于电子转移的理论研究, 而VBCIS方法是研究电子转移问题的一种合适的价键计算方法.     

Valence Bond – Rebirth of the Phoenix or Relic from the Stone Age

The valence bond (VB) method has enjoyed its prime time during the early stages in the field of quantum chemistry. After the advent of molecular orbital methods VB lost its popularity but continued to be improved and refined by a small community of scientists who appreciated its power of revealing insight into the origins of chemical reactivity. This review summarizes the developments of the VB theory in the past few decades by focusing on two major areas of research: studies of the reactivity of small chemical systems and discovering the origins of enzyme catalysis. In both cases the unique capabilities of VB that facilitated discoveries of new concepts in an elegant and seemingly effortless way are discussed. It is suggested that owing to the success of these discoveries VB methodology is once again steadily gaining momentum. It is believed that VB concepts will play a major role in the future of theoretical chemistryElectronic Supplementary Material Supplementary material is available for this article at and is accessible for authorized users.Affiliated with the David R. Bloom Center for Pharmacy at the Hebrew University     

大基组在价键计算中的处理

编写了普适性的多键表自洽场程序，该程序能对单电子轨道展开系数和键表系数同时优化，其中单电子轨道的展开空间可任意定义，实际计算建议采用“杂化”轨道形式，即每个单电子轨道只对一个原子的基函数展开。对Ｈ２、Ｌｉ２及ＨＬｉ采用不同基组进行计算，结果表明用３个键表自洽计算所得能量与ＭＰ２结果相近，且我们的计算对键的共价性和离子性分析非常直观。     

甲醛与乙醛,甲醚,硝基甲烷相互作用的从头算研究

用6-31G、全构型优化,研究了甲醛与乙醛、甲醚、硝基甲烷的相互作用。结果表明所有超分子稳定构型都包含2个C—H—O氢键的平面环状结构。H—O距离为0.228～0.264 nm,作用能为—19～—24 kJ/mol,与二聚水的作用能接近。稳定性主要取决于甲基上取代基Y吸电子能力以及环状结构中氢键张力。STO-3G不很适用于研究这类分子的相互作用。