本论文以CH₃N,CH₃NO和CH₃NO₂为主要研究对象,利用量子化学方法和电子密度拓扑分析方法对CH₃N与O和O₂反应的微观机理进行了详细的研究,从理论上预测了CH₃NO和CH₃NO₂在大气中的存在形式,以及它们分解反应的微观机理,以期对酸雨形成的来源有更深入的了解,并为酸雨的消除提供理论依据。本文分三个大部分来研究:第一部分研究CH₃N自由基与O和O₂反应的微观反应机理;第二部分研究CH₃NO的异构体及其向CH₃NO₂转化的微观反应机理;第三部分研究CH₃NO₂的异构体及具分解反应。 随着现代科学技术的飞速进步,各种工业也迅猛发展,所造成的大气污染也就不可避免的成为威胁人类的主要问题之一,而酸雨对生态系统造成的严重危害,现已成为严重威胁世界环境的十大问题之一。由于含氮化合物不仅对酸雨的形成有贡献,还与对流层的光化学有密切的关系,所以含氮化合物引起了越来越多的科学家们的重视。甲基氮自由基作为最简单最重要的有机自由基之一被认为是许多燃烧反应的瞬间中间体,而且CH₃N是光化学烟雾的重要自由基,其氧化物CH₃NO和CH₃NO₂在大气的自然条件下分解产生的NO_x可能是酸雨形成的来源之一。所以对于CH₃N的一系列研究具有十分重要的现实意义。本文用在6-311G（d,p）水平下,采用B3LYP,MP2,CCSD（t）,QCISD和CASSCF等方法以及电子密度拓扑分析方法对于CH₃N的一系列氧化物进行了理论研究。 在论文开展之初,对CH₃N及其氧化物的研究现状进行了大量的文献调研,本文第一章介绍了近年来国内外对CH₃N、CH₂NH、CH₃NO和CH₃NO₂及其异构体的实验研究和理论研究的现状。 本论文第二章对现代量子化学基本原理与量子拓扑学理论的发展历史和研究现状进行了简单的回顾和介绍。量子化学的应用研究范围正在不断扩大,化学键和分子的电子结构仍然是量子化学研究的主要内容之一,其理论预测的能力体现的日趋明显。近几年来,国际上应用量子拓扑学对化学键及化学反应机制的研究取得了很大的成就。 本论文第三章对CH₃N自由基及其异构体CH₂NH与O和O₂反应的微观机理进行了研究和讨沦。与O反应共找到了三条通道:O分别进攻CH₃N和CH₂NH中的N原子以及进攻CH₂NH中的C原子;与O₂反应找到了两条通道:O₂中的O原子进攻CH₃N和CH₂NH中的N原子,分别生成CH₃NOO和CH₂NHOO,并利用电子密度拓扑分析方法讨论了上述反应的微观机理以及反应途径中化学键的变化规律。