第五章 量子化学计算方法2010幻灯片.ppt

颁奖公告称：The development did not really started until the beginning of the 1960s, when two events became decisive: John Pople’s Contributions John Pople has developed quantum chemistry into a tool that can be used by the general chemist and has thereby brought chemistry into a new era where experiment and theory can work together in the exploration of the properties of molecular systems. Chemistry is no longer a purely experimental science. Pople 最辉煌的贡献是 Gaussian 程序 颁奖文件称: The creation, constant improvement, and the extension of the functionality of GAUSSIAN is an outstanding achievement. It is the example for the success of the field and its impact on chemistry and neighboring fields like physics, astrophysics, biochemistry, material sciences, etc. GAUSSIAN is today used by thousands of scientists all over the world . ⒈ 分子几何结构优化；能量、波函数和电子结构计算 ⒉ 分子的性质、偶极矩 ⒊ 分子的振动光谱及紫外－可见光谱；简正振动分析 一些化合物红外光谱计算结果（从头算法，6-31G(d) ） 反应途径及过渡态计算 基元反应： 势能面和反应途径 势能面无法实验测定。由量子化学计算给出 过渡结构算例 #T UHF/6-31G(d) Opt=QST2 H3CO -- H2COH Reactants 0,2 C O 1 1.48 H 1 R 2 A H 1 1.08 2 110. 3 120. H 1 1.08 2 110. 3 -120. R=1.08 A=110. H3CO -- H2COH Reactants 0,2 C O 1 1.48 H 1 R 2 A H 1 1.08 2 110. 3 120. H 1 1.08 2 110. 3 -120. R=1.9 A=30. 二维等能量线图 二维势能曲面 鞍点 T (A????B????C) 量子化学计算方法 量子化学计算方法 The energy surface (in two dimensions) for a hypothetical chemical reaction from one equilibrium over a barrier (transition state) to the second equilibrium 量子化学计算方法 反应物 F- + CH3Cl 能量极小点 1 F-···CH3Cl 过渡态 ( F-···CH3···Cl )- 能量极小点 2 FCH3···Cl- 产 物 FCH3 + Cl- 实例：一个SN2 反应的反应途径和过渡态计算 量子化学计算方法 量子化学计算方法 A+B C D E 量子化学计算方法 量子化学计算方法 自由基是非常活泼的，在下图中用不同的颜色标记出了胸腺嘧啶分子表面对自由基攻击的敏感程度。其中黄色靶心的位置更容易被攻击。 量子化学计算方法 量子化学计算方法 确定缓蚀剂分子的反应活性区域和缓蚀性能预测 EHOMO=-5.27ev EHOMO=-5.10ev ELUMO=1.27ev ELUMO=1.43ev 96% 89% 量子化学计算方法 芳环分子在过渡金属表面的相互作用不仅因其作为一种模型体系而有很大的价值，而且是氢化和氢解催化反应的前身，对于光化学反应也是十分重要的。在研究过程中，2.6-二甲基吡啶与铜是我们发现的一种新的吸附类型。（小分子在金属表层吸附过程的研究） 量子化学计算方法 The electron density around the vitamin C molecule. The colors show the electrostatic