Marcus电子转移理论的科学性探讨

利用科学原理对Marcus电子转移理论的科学性进行了考察, 结果表明Marcus电子转移理论违背了能量守恒定律.     

光合反应中心原初电子转移机理的理论研究

用量子化学密度泛函B3LYP方法在3-21G水平上计算细菌光合反应中心原初电子给体P960和绿色植物PSⅡ光合反应中心原初电子给体P680的电子结构,然后研究轴向配位的组氨酸残基和周围蛋白质环境的影响,最后探讨其原初电子转移机理。计算结果表明：(1)细菌光合作用反应中心原初电子给体P960-h的HOMO主要是由与M分支相连的组成单元上原子的原子轨道组成,而它的LUMO则两个组成单元上原子的原子轨道都有贡献;PSⅡ反应中心中原初电子给体P680的HOMO和LUMO均主要由与D1蛋白相连的组成单元上原子的原子轨道组成。这些计算结果能够从反应中心最核心的部分-原初电子给体的电子结构方面解释Rps.uiridis反应中心和PSⅡ反应中心原初电子转移只沿一个分支进行的的途径选择性。(2)虽然与细菌反应中心原初电子给体超分子P960的两个细菌叶绿素分子形成轴向配位的组氨酸残基His并未参与超分子P960-h的HOMO和LUMO的组成,但是由于其轴向配位,使得P960-h的ELUMO显著地升高到高于辅助细菌叶绿素和去镁细菌叶绿素的相应值,使得原初电子转移反应能够顺利进行。否则原初电子转移反应很难进行。PSⅡ反应中心的情况,与细菌反应中心十分相似。(3)细菌反应中心辅助细菌叶绿素(ABChlb)中的Mg离子与最近的组氨酸残基His中的N原子的距离和原初电子给体P960中的相应的Mg-N的距离相似,因此同样应该考虑此轴向配位的组氨酸残基,此时原初电子转移反应是沿L分支从P960-h经ABChlb到去镁细菌叶绿素(BPheob)的两步电子转移过程。而PSⅡ反应中心的辅助叶绿素不存在His的轴向配位,这应是与细菌反应中心的重要区别之一,此时原初电子转移应是沿Dl分支从P680-h到Pheoa的一步电子转移过程,但同时也不能完全排除从P680-h到AChla到Pheoa的二步电子转移过程。     

生物体系中电子转移机理的理论研究--Ⅲ.含金属螺环化合物的分子内电子转移

用MOPAC-ET程序中AM1方法,计算了金属螺环化合物分子内电子转移的性质及它们与外加电场的相关性,结果表明随着外加电场F的不断增加,反应的势垒则不断降低,当F达到一定值时,反应的活化能为零,此时反应速率最大,计算还表明电子转移矩阵元VAB和重组能λ受外加电场的影响很小,而反应热则与之成正比.     

反转区电子转移速率的理论研究

利用级联方程方法研究了反转区的电子转移速率与电子态耦合常数以及溶剂弛豫时间的关系.结果表随着电子态间耦合强度的增加,反应速率先增加然后减小,而随着溶剂弛豫时间的减小反应速率增加.我们将这些结果与近似理论费米黄金规则、Landau-Zener公式进行了比较,由于费米金规则基于一阶微扰论,所以只适用于耦合常数较小的情况.而Landau-Zener公式假设电子在跃迁区域弹道运动,在电子态耦合大的情况下也存在问题.     

构型对芳基桥体分子内电子转移矩阵元影响的理论研究

在HF/6-31G水平上,研究了有机化合物二甲氧基-4-甲苯-四甲苯基桥体-二甲氧基-4-甲苯正离子间的电子转移.用线性反应坐标确定电子转移的过渡态,用两态变分法计算了电子转移矩阵元V_AB,在考虑非平衡态溶剂化效应下,计算了电子转移速率常数.改变桥体与氧化还原中心的二面角,计算了相应的电子转移矩阵元.通过电子结构分析,将电子转移矩阵元分为通过空间的直接耦合和通过键的耦合,提出了将后者进一步分为通过σ键和π键的耦合.得出通过π键的耦合与二面角余弦的平方成正比的结论.     

2,2,6,6-四甲基哌啶氧铵盐与吩噻嗪类化合物单电子转移反应动力学——Marcus理论的应用

2 ,2 ,6 ,6 四甲基哌啶氧铵盐 ( 1a ,1b)与吩噻嗪类化合物 ( 2a～ 2g)迅速反应 ,生成相应的氮氧自由基 ( 3a ,3b)和吩噻嗪类化合物的正离子自由基 ( 4a～ 4g) .通过EPR和NMR的谱线增宽效应 ,测定了乙腈中 1和 3以及 2和 4之间的电子自交换反应速率常数 ,应用Marcus理论研究了 1和 2之间的反应动力学     

镥单酞菁和镥双酞菁电子转移过程的研究

本文用循环伏安法研究镥单酞菁和镥双酞菁在非水溶剂中的电化学行为,获得了相应的氧化还原反应半波电位E1/2,测定了其中四个氧化还原反应的电子转移速度常数ks。指出非水溶剂对镥单酞菁和镥双酞菁的电化学行为具有程度不同的影响。     

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.     

生物体系中电子转移机理的理论研究Ⅰ: 一种计算电子转移 的方法及在螺环化 合物中的应用

应用“相应轨道变换”和“广义”密度矩阵的方法,向MOPAC程序包中加入了新的功能,使其能处理电子转移反应中的部分参数.然后用此程序包中AMI方法对具有螺环结构的分子进行处理,计算了化合物在不同外加电场强度下的势能面、反应热ΔE,重组能λ及电子转移矩阵元V_(AB),结果表明,λ,V_(AB)受外加电场的影响较小,而ΔE则与之成正比.对标题化合物1的计算结果也同ab initio法的结果进行了比较,发现其变化趋势完全一致,这说明本方法在计算电子转移方面是可靠的.与ab initio方法相比,本程序不仅适用于计算较大体系(如生物大分子),而且还具有速度快,耗时少的优点.     

生物体系中电子转移机理的理论研究 I.一种计算电子转移的方法及在螺环化合物中的应用

应用"相应轨道变换"和"广义"密度矩阵的方法,向MOPAC程序包中加入了新的功能,使其能处理电子转移反应中的部分参数.然后用此程序包中AM1方法对具有螺环结构的分子进行处理,计算了化合物在不同外加电场强度下的势能面、反应热△E,重组能λ及电子转移矩阵元VAB,结果表明,λ,VAB受外加电场的影响较小,而△E则与之成正比.对标题化合物1的计算结果也同ab initio法的结果进行了比较,发现其变化趋势完全一致,这说明本方法在计算电子转移方面是可靠的.与ab initio方法相比,本程序不仅适用于计算较大体系(如生物大分子),而且还具有速度快,耗时少的优点.     

一类有机体系分子内电子转移反应的理论研究

对1984年Miller和Closs设计的有机分子内电子转移反应体系的反应速率常数进行了直接理论计算研究,获得与实验值接近的结果,理论计算结果进一步证明了体系中反转区的存在.     

Co(H2O)26+/3+体系电子转移反应动力学的理论研究

电子转移过程在化学、生命科学、材料科学等领域普遍存在,几十年来一直受到国际学术界的广泛关注,是当前化学研究的前沿课题之一[1-6].过渡金属络合物间的电子转移是一类重要的电子转移过程,其动力学行为是理论和实验研究的热点[7-12].根据过渡态理论,这类自交换反应速率可表示为     

肽链体系中的长程电子转移: 酪氨酸与色氨酸间电子转移的理论研究

用电子转移的半经典模型和量子化学半经验方法对色氨酸-酪氨酸二肽体系进行电子转移动力学参数计算.用AM1方法分别优化给体、受体和桥体几何构型,用线性反应坐标的构造了给体和受体分子间电子转移的双势阱,得到两透热势能面交叉处的反应坐标为R=(约等于)0.10,并确定了反应的内重组能及反应热.对色氨酰酪氨酸和酪氨酰色氨酸体系进行闭壳层HF自洽场计算,按Koopmans定理计算体系分子轨道分裂能值A(三角形),在R约为0处发现了A(三角形)的极小值,从而获得色氨酰酪氨酸及酪氨酰色氨酸体系分子内电子转移的电子转移矩阵元V~D~A分别为0.96kJ.mol^-^1和0.87kJ.mol^-^1.采用Marcus双球模型估算反应的溶剂重组能为64.60kJ.mol^-^1。     

Co(H2O)62+/3+体系电子转移反应动力学的理论研究

A theoretical scheme is presented which is based on an activation model for calculating the rate of the electron- exchange reaction between transition metal complexes in aqueous solution and applies to Co(H2O)6 2+/3+ electron transfer system. The activation parameter and activation energy of the system are obtained via the activation model. The slopes of the potential energy surfaces (curves) of the reacting system at the separated reactants are calculated from the fitted potential energy curves. The coupling matrix element is determined by using the perturbation theory and numerical integral method. Theoretical rate constants are obtained for the system at both UHF/6-311G and UMP2/6-311G levels. The agreement of the theoretical results with experimetal values is excellent. This fact indicates the scheme proposed is feasible and accurate in studying the self- exchange eletron transfer reaction.     

肽链中电子转移研究的进展

本文对含色氨酸、酪氨酸的肽链，含硫氨基酸的肽链中的电子转移的研究情况进行了归纳和评述。     

单电子转移反应

本文对重要有机反应之一的单电子转移过程作了综述。单电子转移反应与极性反应的根本区别在于,前者每次只发生一个电子的转移,而后者通常每次发生一对电子的转移。影响这二种历程的主要因素是反应物的立体因素,电子结构及氧化还原能力。单电子转移按其反应方式又被细分(?)inner-sphere ET (?) outer-sphere ET 二种历程。一些典型的单电子转移反应已被分类介绍。     

微孔分子筛主-客体复合体系及其电子转移过程

沸石分子筛是一类带有规则微孔结构的硅铝酸盐晶体,因其骨架具有独特的电子给受能力而备受关注．由此,许多以微孔分子筛为主体的电子转移体系被构建并深入研究．与溶液相中自由基的快速衰减不同,产生于微孔分子筛内部的自由基受其纳米孔道的限制,具有有限的迁移率和较长的寿命,有助于人们利用传统光谱技术确定反应机理．本文主要对当前微孔分子筛主-客体复合体系中的电子转移过程和机制的研究现状加以论述．     

Co(H_2O)_6~(2 /3 )体系电子转移反应动力学的理论研究

电子转移过程在化学、生命科学、材料科学等领域普遍存在,几十年来一直受到国际学术界的广泛关注,是当前化学研究的前沿课题之一[1－6].过渡金属络合物间的电子转移是一类重要的电子转移过程,其动力学行为是理论和实验研究的热点[7－12].根据过渡态理论,这类自交换反应速率可表示为ket=κeZeffexp(－ΔE/RT)(1)其中,Zeff为核频率因子,对于溶液中的双分子反应其值约为1011dm3·mol－1·s－1[11];ΔE是活化能;κe称为电子因子,对于绝热反应κe=1.显然,活化能和电子因子是影响电子转移速率的两个关键因素.根据络合物的结构特点,一…     

有机共轭体系电子转移反应的溶剂重组能

应用Marcus双球模型计算溶剂重组能λs时,在AM1法优化给受体几何构型基础上,提出了共轭体系电子云分布的扁球模型,并用统计的方法求出了rD/A.同时依照Miller等的处理办法,结合其他理论及实验证据将电子转移交叉反应中联苯分子的扭转能计入溶剂重组能λs中,从而用实验速率常数拟合出含扭转能的λs值.此实验拟合值与扁球法得到的λs计算值吻合得很好.通过比较理论值与实验值,发现了给受体间距的大小、受体分子的变化、溶剂的不同对λs计算值相对λs实验值的偏差的影响,直接证实了电子给受体的耦合作用,溶剂分子参与的超交换电子转移及溶质溶剂分子表面相互作用等量子因素造成的实际反应体系对溶剂经典连续介质模型的偏离.