应用分子形貌理论研究类S_N2反应

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杨等人首先定义了分子中一个电子所受到的作用势,在此基础上,利用电子运动的经典转折点,定义和发展了一种新的表征分子界面的方法——分子内禀特征轮廓。在分子的内部,定义了一个度量化学键强弱的物理量,Dpb(Dpb是描述化学键强弱的一个新的物理量)。随着我们模型的不断发展,其对分子表面电子密度描述的优势更加突显出来,杨等人又提出了分子形貌理论。分子形貌模型把电子密度标志在三维空间的分子内禀特征轮廓上,可以同时表现出分子的形状和前沿电子密度。本文应用分子形貌理论,研究了镜像的与非镜像的类SN2反应过程中的沿着IRC路径上固定点的分子形貌的特征,计算给出了分子形状和电子密度特征参数以及各键的Dpb值。应用Matlab程序绘制了分子特征边界轮廓上的电子密度分布的三维图像,即分子形貌像,生动形象地展示了这类反应的动态变化过程。首先,在MP2(full)/6-311++G(3df,3pd)水平下研究了SN2-like反应的几何构型及IRC路径。在此基础上,根据分子中一个电子所受到的作用势(PAEM)和分子形貌理论(MICCED或MF),生动形象的展现了类SN2-like反应过程中空间的动态的变化信息,清晰的再现了电子的转移过程,同时,通过比较得到了反应过程中的一些结论与规律。根据反应过程中Dpb的变化,特征化了化学键的形成和断裂及一个化学键的强弱。有趣的是,沿着IRC路径,N-H键和P-H键的Dpb变化的曲线图分别展现了双势阱和单势阱的能量轮廓,与其各自的势能面轮廓相对应,表明我们的模型能够很好的特征化类SN2反应。
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