GKS-EDA方法的应用研究
分子间相互作用对于理解物质的结构和性质，化学反应过程的机理和趋势都有着至关重要的作用，因此受到实验化学家和理论化学家的广泛关注。在理论化学方面，用于研究各种相互作用的理论方法已经被大量开发和使用，其中能量分解分析(EDA)方法是一种被广泛使用的方法。本文将应用一种基于GeneralizedKohn-Sham理论和LMO-EDA方法发展起来的新型能量分解方法:GKS-EDA。此GKS-EDA方法将相互作用能分解为具有物理意义的不同部分:静电、排斥、极化、交换、色散、DFT相关能，通过该能量分解方法，我们可以对相互作用能（键能）有更加直观深入地了解，而本文对此GKS-EDA方法的应用研究主要从如下两方面进行: 1.对密度泛函的GKS-EDA研究 本节中，我们将使用GKS-EDA方法对各种分子间相互作用（氢键、范德华作用、离子间相互作用、电荷转移络合物、金属与配体间相互作用等）在气相、液相（含水和蛋白质环境）下的特性进行广泛地研究。计算过程中，对不同体系，通过使用不同类型的泛函进行计算对比，来评估不同泛函在表征各类型相互作用时的差异性。并且，在计算苯二聚体时，通过引入不同基组，来比较采用不同基组对能量分解计算时的影响，在计算C2H4...F2时，通过电荷密度差分图的使用来分析不同泛函对于电荷转移络合物计算时，ΔEpol项会出现正负两种具有不同物理意义数值的原因。同时，通过PCM项的引入，将计算得到的气相和液相的数值对比，发现了溶剂对不同相互作用影响的特点:溶剂环境对于氢键、范德华相互作用的影响微弱;对离子相互作用有一定的影响;金属离子配位键受到溶剂的影响远比氢键、范德华相互作用受到的影响要大。 2.Porphyrin-Fe2+体系的GKS-EDA研究 Porphyrin-Fe2+体系是人体呼吸机制中的血红素的核心部分。由于其非常重要的生命意义，在医药、生物、化学领域，该铁卟啉配合物一直是科研热点体系。在本章节，我们首先对现阶段铁卟啉体系的研究进展做出简要介绍。随后结合研究背景和计算数据对铁卟啉体系自身及其与CO或O2结合时的体系电子组态进行分析确定。其次，通过结构优化比较它们稳定构型上的差异。最后，我们将利用GKS-EDA的方法，分别模拟在气相和血液环境下，铁卟啉体系与CO，O2结合能的数值大小，并根据GKS-EDA计算得到的能量分项，分析产生结合能差异的原因;随后在卟啉环平面下方引入配体NH3成六配位体系，设置介电常数为血液值，以模拟真实的血红素的体系，据此得出配体引入对CO和O2与铁卟啉的结合能的不同变化趋势。
GKS-EDA方法;分子间相互作用;密度泛函;铁卟啉
厦门大学
硕士
物理化学
苏培峰;吴玮
2014
中文
O561.4
82
2015-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）