碱基与氮甲基乙酰胺相互作用的从头算和ABEEMσπ研究

选取氮甲基乙酰胺(N-Methylacetamide,NMA)和DNA碱基为研究对象,应用ABEEMσπ/MM方法研究了NMA与碱基之间形成的二聚体的几何构型、电荷分布及结合能等性质,并进行了相应的从头算(abinitio)MP2水平研究,在B3LYP/6-311 ++G(d,p)水平下对结构进行了优化.将2种方法的研...     

碱金属与碱土金属卤化物电荷分布和偶极矩的ABEEMσπ模拟

应用原子键电负性均衡方法模型(ABEEMσπ模型),通过大量量子化学计算,拟合确定了含碱金属和碱土金属的卤化物体系的ABEEMσπ参数.ABEEMσπ模型计算得到的电荷分布与从头算计算的电荷分布有很好的一致性.同时计算了模型分子的偶极矩,与实验值具有很好的一致性.研究表明ABEEMσπ模型可以很好地应用于含碱金属和碱土金属的卤化物的结构和性质的分析.     

水合氢离子团簇从头算和ABEEM/MM的理论研究

应用高水平的从头计算方法和ABEEM/MM模型, 研究了水合氢离子团簇H3O＋(H2O)n (n＝1～6), 优化得到了低能构象, 探讨了其结合能和稳定性, 显示出H3O＋(H2O)3局域结构的优势存在．对H3O＋(H2O)6VIa团簇的ABEEM电荷分布进行分析, 表明第一水合层水分子与水合氢离子之间的氢键相互作用要明显强于与第二水层水分子的氢键相互作用. 研究结果表明, ABEEM/MM方法计算的结果和从头算得到的结果存在很好的一致性.     

精密从头算与ABEEM/MM模型对水团簇(H2O)11 9种低能结构的计算

用精密从头算方法研究了(H2O)11的9种低能异构体的性质, 包括优化的几何结构、结合能、偶极矩和氢键个数等, 并且得出了515-a是(H2O)11的全局最低能结构. 同时, 也用ABEEM/MM(atom bond electronegativity equalization method/molecular mechanics) 模型研究了这些性质, 与从头算的结果进行了比较, 得到了相符合的结果. 这显示了ABEEM/MM模型在描述中等大小的水分子团簇结构上是成功的.     

甲醛与甲酸相互作用的从头算研究

在MP2／6—31G(d)和MP2(FC)／6—311 G(d，p)水平上，对H2CO和HCOOH以及设计的4种构型H2CO…HCOOH复合物等进行几何全优化计算，经振动频率分析，确认它们为势能面上的稳定驻点．然后在MP2／6—311 G(2df，2p)水平上进行单点能计算和基组重叠误差(BSSE)校正以获得相互作用能，并利用自然键轨道理论探讨H2CO和H(X)OH相互作用的本质。     

Sr2+和Ba2+水分子体系结构和结合能的从头算和ABEEM/MM研究

应用从头算方法和ABEEM/MM浮动电荷分子力场, 研究了水合碱土离子团簇Sr²⁺/Ba²⁺(H₂O)_n (n=1-6), 构建了离子-水相互作用的ABEEM/MM势能函数, 获得了水合离子团簇的稳定结构, 计算了结合能. 计算结果表明, ABEEM/MM方法的结果和从头算方法的结果有很好的一致性. 进一步应用ABEEM/MM对Sr²⁺和Ba²⁺水溶液进行了分子动力学模拟. 对Sr²⁺水溶液, 得到的Sr²⁺-水中氧原子的径向分布函数的第一和第二最高峰分别位于0.257和0.464 nm处, 第一和第二水合层的配位水分子数分别为9.2和11.4; 对Ba²⁺水溶液, 得到的Ba²⁺与水中氧原子的径向分布函数的第一和第二最高峰分别位于0.269和0.467 nm处, 第一和第二水合层的配位水分子数分别为9.9和12.4. 这与实验值或其它理论模拟结果有较好的一致性. 对比外层的水分子, 金属离子的极化作用使得溶液中第一水合层中水分子的O―H键长增长, HOH键角减小.     

精密从头算与ABEEM／MM模型对水团簇（H2O）11 9种低能结构的计算

用精密从头算方法研究了(H2O)11的9种低能异构体的性质,包括优化的几何结构、结合能、偶极矩和氢键个数等,并且得出了515-a是(H2O)11的全局最低能结构.同时,也用ABEEM/MM(atom bond electronegativity equalization method/molecular mechanics)模型研究了这些性质,与从头算的结果进行了比较,得到了相符合的结果.这显示了ABEEM/MM模型在描述中等大小的水分子团簇结构上是成功的.     

硝酸甲酯分子间相互作用的DFT和ab initio比较

用密度泛函理论(DFT)和从头算(ab initio)方法,分别在B3LYP/6 31G和HF/6 31G水平上求得硝酸甲酯三种二聚体的全优化几何构型和电子结构,并用6 311G和6 311＋＋G基组进行总能量计算.对HF/6 31G计算结果进行MP4SDTQ电子相关校正.在各基组下均进行基组叠加误差(BSSE)和零点能(ZPE)校正求得结合能.对6 31G优化构型作振动分析并基于统计热力学求得200～600 K温度下单体和二聚体的热力学性质.详细比较两种方法的相应计算结果,发现DFT求得的分子间距离较短,分子内键长较长,所得结合能均小于相应ab initio计算值.     

甲硫醇和氢原子反应的从头算直接动力学

利用双水平直接动力学方法对反应CH3SH+H的微观机理和动力学性质进行了理论研究.对于此反应的三个反应通道,即—SH和—CH3基团上的两个氢提取通道及一个取代通道,在MP2/6-311+G(d,p)水平上优化得到了各稳定点的结构及振动频率,并在G3(MP2)水平上进行了单点能量计算以获得更精确的能量信息;在此基础上运用结合小曲率隧道效应校正的变分过渡态理论(CVT/SCT)计算了各反应通道在220-1000 K温度区间的速率常数.计算结果表明提取—SH基团上H的反应通道R1在整个反应温度区间都是主要通道,而随着温度的升高,低温下的次要反应通道——取代通道R3变得越来越重要,并且在高温下将成为一个竞争的反应通道;提取—CH3基团上H的反应通道(R2)由于具有较高的反应能垒,因而,其对总反应速率常数的贡献可以忽略.计算得到的总反应速率常数与已有的实验值符合得很好,进而我们预测了该反应在220-1000 K温度范围内速率常数的表达式为:k=5.00×10-18T2.39exp(-119.81/T),为将来的实验研究提供参考.     

脂肪族氨基酸二肽与水团簇的理论研究

用ABEEMσπ/MM模型和MP2/6-31+G(d)//B3LYP/6-31G(d)方法研究水合效应对脂肪族氨基酸二肽的影响.从结构和能量两方面说明Leu残基在蛋白质中起成旋作用,Val和Ⅱe残基在蛋白质中起解旋作用.同时得出:水分子严重影响了二肽分子的骨架二面角;对于结合相同数目水分子的团簇倾向于形成含有环状氢键的结构,并且含有环状氢键团簇的结合能大于含有链状氢键团簇的结合能.     

利用浮动电荷力场对N-甲基乙酰胺水溶液的分子动力学模拟

利用原子键电负性均衡结合分子力场方法(ABEEM/MM)对N-甲基乙酰胺(NMA)分子的水溶液体系进行了分子动力学模拟. 与经典的力场模型相比, 该方法中的静电势包含了分子内和分子间的静电极化作用, 以及分子内电荷转移影响, 同时加入了化学键等非原子中心电荷位点, 合理体现了分子中的电荷分布. 相对其它极化力场模型, 该模型具有计算量较小的特点. 在该模型下对NMA纯溶液和其水溶液体系进行了分子动力学模拟, 得到的径向分布函数、汽化热和偶极矩等物理量与实验值和其它极化力场方法符合很好, 合理描述了溶质与溶剂之间的静电极化和分子内的电荷转移.     

NH2(2B1)与C2H4反应机理的从头算研究

用从头算MP2方法,在6-311G**基组下,对NH2 2B1)与C2H4的加成和氢迁移反应机理进行了研究,优化得到反应的过渡态,并通过振动分析和内禀反应坐标(IRC)加以证实.计算了两个反应的能垒和1500K～2000K温度范围内的速率常数.结果表明:在1500K～2000K温度范围内加成反应是NH2(X 2B1)与C2H4的反应的主要通道,同时报道了两个反应沿反应路径变化信息.     

高级量子化学从头计算法研究N2和H2O分子间相互作用

在MP2/6-311++G(3d,3p)电子相关校正水平上,对N₂和H₂O分子间可能存在的氢键复合物进行全自由度能量梯度优化,发现了一个接近于直线的弱氢键总能量极小结构(1),进一步在高级电子相关校正的MP4SDTQ和CCSD(T)水平,用6-311++G(3d,3p)基组加上(3s3p2d1f)键函数,用MP4和CCSD(T)计算的结构1的结合能分别为-5.061kJ/mol和-4.715kJ/mol.     

双核Au(I)磷硫配合物激发态性质和金属间弱相互作用的从头算研究

采用MP2和CIS方法分别优化双核Au(I)磷硫配合物, [Au₂(SHCH₂SH)₂]^2＋ (1), [Au₂(SHCH₂SH)(PH₂CH₂PH₂)]^2＋(2), [Au₂(PH₂CH₂PH₂)₂]^2＋ (3), [Au₂(SHCH₂SH)(SCH₂S)] (4), [Au₂(PH₂CH₂PH₂)(SCH₂S)] (5)和[Au₂(SCH₂S)₂]^2－ (6), 基态和激发态的结构. 计算结果表明基态时1～6中存在Au(I)-Au(I)弱吸引作用, 激发态时1～5的金属间相互作用明显增强而6则减弱, 这与实验研究结果一致. 单激发组态相互作用计算揭示: 磷硫配体的更替使得Au(I)配合物跃迁性质呈现MC→MMLCT→MLCT的规律性变化(MC: 金属中心; MMLCT: 金属金属到配体电荷转移; MLCT: 金属到配体电荷转移).     

PbMg1/3Nb2/3O3 (PMN)和PbMg1/3Nb2/3-PbTiO3 (PMNT)中几种局域结构与晶格形变的从头算研究

建立了钙钛矿结构铌镁酸铅PbMg1/3Nb2/3O3(PMN)的2×2×3复晶胞模型; 采用ab initio方法讨论了PMN晶体各种可能构型的稳定性; 选取了PMN三种高、中、低稳定性的代表构型, 并对Ti替换B位离子后的结构进行了结构优化. 计算结果表明复晶胞刚性模型的最低和最高能量差约0.74 a.u. (1940 kJ); Pb2＋离子结构框架的形变是PMN晶格发生形变的主要因素; 在不考虑被替换离子电荷差异的情况下, MgO6含量越少越有利于Ti离子替换Nb与晶胞的形变. PMNT材料中构型的分布和局域形变取决于生长PMNT材料的工艺过程.     

C4Om-4(m=0,1,2,3,4)的从头算研究 1.平衡几何和相对稳定性

在ＲＨＦ（基离子在ＵＨＦ和ＲＯＨＦ）／６－３１Ｇ,６－３１Ｇ和６－３１＋Ｇ水平优化得到Ｃ４Ｏ４＾ｍ－（ｍ＝０,１,２,３,４）的平衡几何构型,发现从中性分子（Ｃ４Ｏ４）到负４价离子（Ｃ４Ｏ４６４－）的经历了一个由非芳香性到芳香性再到反芳香性的结构变化过程,它们的相对稳定性为Ｃ４Ｏ４〉Ｃ４Ｏ４＾２－〉Ｃ４Ｏ４〉Ｃ４Ｏ４＾３－〉Ｃ４Ｏ４＾４－。     

C4Sm-4相对稳定性的从头算研究

从五十年代至今，对用通式C；；0：－…＝3，45，6n表征的氧碳化合物（OXOCCbollS）已进行了大显的理论和实验研究，认为它们是一类新的芳香化合物山．用硫、硒等取代氧的类似化合物（一般称为类氧碳化合物或假氧碳化合物，ps。11。10－OX。。CCI．b0118）的研究也有许多报导［     

4H-甲基咪唑苯二氮(艹卓)酮类抗HIV-1药物的量子化学研究

用分子力学MM3方法、量子化学MNDO法和从头算STO-3G基组计算了20个4H-甲基咪唑苯二氮(廿卓)酮HIV-1逆转录酶抑制剂的优势构型和电子结构,用逐步回归方法和BP神经网络方法得到其抗HIV-1活性与电子结构的定量构效关系.结果表明:(1)TIBO类衍生物的体积越大,极性越小,即流水性越大对抑制HIV-1活性越有利.(2)C环N上H原子可能是化合物的正电活性部位.(3)R′原子与受体作用时可能作为电子给予体,前线轨道中S的贡献比O大得多,故含S的TIBO化合物比含O化合物的活性高.(4)苯环上连接吸电子基团对活性有利,由于分子的正负电荷中心距离较近,极性较小,疏水性较大,故3位取代比2位取代活性更高.     

氧原子与羟亚甲基自由基反应机理的理论研究

用量子化学从头计算法对氧原子与羟亚甲基自由基在最低双重态势能面上的反应进行了研究,计算了势能面上各驻点的构型参数、振动频率和能量。计算采用G2(MP2)理论方法。计算结果表明,反应首先形成中间体OCH_2OH,而后经不同过渡态解离为H_2CO+OH或H+HCOOH。由中间体形成甲醛和甲酸的过渡态的能量分别比反应物低202.5和355.3kJ/mol,计算得到2个反应通道的反应热分别为-314.1和-402.9kJ/mol,与实验结果(-307和-398kJ/mol)符合很好。根据能量数据可以预言形成甲酸的通道将是主要的反应通道。     

C_4O_4~(m-)(m=0,1,2,3,4)的从头算研究——1.平衡几何和相对稳定性

在RHF(基离子在UHF和ROHF)/6-31G,6-31G~*和6-31 G水平优化得到C_4O_4~(m-)(m=0,1,2,3,4)的平衡几何构型,发现从中性分子(C_4O_4)到负4价离子(C_4O_4~(4-))经历了一个由非芳香性到芳香性再到反芳香性的结构变化过程,它们的相对稳定性为C_4O_4~->C_4O_4~(2-)>C_4O_4>C_4O_4~(3-)>C_4O_4~(4-).