运用密度泛函活性理论研究分子间弱相互作用体系

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1、分类号学校代码10542密级学号201102121099运用密度泛函活性理论研究分子间弱相互作用体系Densityfunctionalreactivitytheorystudiesofinter-molecularsystemswithweakinteractions研究生姓名王友娟指导教师姓名、职称刘述斌教授学科专业研究方向物理化学计算化学湖南师范大学学位评定委员会办公室二零一四年五月摘要分子问相互作用力被称为弱相互作用力，是化学领域一个焦点课题，受到了很多人的重视。本文运用了密度泛函活性理论(DFT)及密度泛函活性

2、理论(DFRT)研究分子间相互作用体系，包括氢键、卤键和阳离子．兀作用等体系。利用密度泛函理论(DFT)5fH密度泛函活性理论(DFRT)以及两个能量分解方法(EDA)寻找水团簇的稳定性的决定因素。我们发现不同水团簇的稳定性与其立体排斥能和交换相关能有良好的线性关系。还采用了双变量模型模拟水团簇的稳定性，得至

3、j了更好的结果(相关系数大于O．99)。本体系为揭示包括水分子团簇在内的，由弱相互作用组成的分子复合物稳定性的起源和本质提供了有益启示。阳离子．兀作用体系中，在密度泛函的理论基础上，我们用苯、苯酚、砒啶、吲哚、呋

4、喃、苯胺、甲基苯胺、苯甲醚分别与四甲基铵形成的复合物为研究体系。研究中，我们发现苯的衍生物与四甲基铵的形成的复合物分子间的相互作用力比较大，表现出较强的吸引力。而且供电子基团可以加强阳离子与芳香体系之间的相互作用能，四甲基铵与芳香体系问的总能量差值与交互相关能崛。、立体排斥能幄，静电作用能△E都存在很好的线性关系，都是正相关性，对分子间作用力起到积极的影响。静电作用能蝇与总能量差值的线性关系没有立体排斥能△巨与交互相关能崛。强。说明其对分子的稳定性，分子问作用力的影响反而可能不如立体排斥能幄与交互相关能峨。。卤键的研究

5、已经非常深入，已经有的大量的实验和理论研究，但T是双齿卤键却关注很少，双齿卤键对晶体的组装有重要的理论指导作用，所以对双齿卤键的研究是很有必要的。在本工作中，我们选用的体系是一些由含卤原子的tGX(X=CI、Br，R为H和CH3)与硝基甲烷CH3N02形成的复合物[11，用密度泛函活性理论来研究和探索双齿卤键的结构性质和能量性质。在这过程我们发现双齿复合物跟两中心复合物相比较而言，不稳定，而且性质更活泼。其中含溴原子的相互作用力要强于含氯原子的复合物。并且双齿复合物中卤原子与两个氧原子有成环的趋势。关键词：分子间相互作

6、用力；密度泛函理论；密度泛函活性理论；氢键；卤键；阳离子吼作用AbstractIntermolecularinteractionsarecalledweakinteraction，isahottopicfieldofchemistry．Manypeopleareconcernedaboutit．Inthispaper，westudiedmolecularinteractionsbetweensystems，includinghydrogen，halogenbondandcation一兀interactionsystem

7、．Withintheframeworkofdensityfunctionalactivitytheory(DFT)anddensityfunctionaltheo．ryactivity(DFRT)．Hydrogenbondingsystembyusingdensityfunctionaltheo拶(DFT)activityanddensityfunctionaltheory(DFRT)andtwoenergydecompositionmethod(EDA)forthestabilityofthewatercluster

8、s．Inthiswork，weusequantummoleculardynamicstogeneratealargenumberofconformationsfbroctamerwaterclustersandthenemploytwoenergypartitionschemesfromdensityfunctionaltheorytopinpointtheprinciplesgoverningthestabilityofthesespecies．Wefoundthattheirrelativestabilityisd

9、ecidedlycorrelatedwiththestericrepulsionandexchange—correlationinteractions．Twoindependentexplanationsusingtwodifferentquantitiesaresubsequentlyproposedtoaccountforth