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全反式和顺式虾青素的物化特性比较:实验与量子化学结合分析
1
作者 刘晓娟 周乐松 +4 位作者 陈佳玲 柯亮 冯裕杰 肖杰 曹庸 《食品科学》 北大核心 2025年第13期63-74,共12页
类胡萝卜素顺式异构化通常会改变其性质,因此有必要对全反式和顺式虾青素(astaxanthin,AST)的物化特性进行全面分析。通过光照法和硅胶柱层析制备不同高顺式占比AST,采用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、扫描电镜和色差仪等技术,结合体外... 类胡萝卜素顺式异构化通常会改变其性质,因此有必要对全反式和顺式虾青素(astaxanthin,AST)的物化特性进行全面分析。通过光照法和硅胶柱层析制备不同高顺式占比AST,采用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、扫描电镜和色差仪等技术,结合体外抗氧化和秀丽线虫模型,比较全反式和顺式AST的物化特性;同时基于量子化学揭示2种AST异构体色差以及抗氧化活性差异的机理。结果表明:随着顺式占比增加,AST结晶度降低,从规则几何形态变为不定形态,在有机试剂和植物油中的溶解度提高,在乙醇和橄榄油中,96%-顺式AST溶解度是全反式的491.2倍和59.9倍;顺式AST对羟自由基和超氧阴离子自由基的清除效果以及对秀丽线虫抗氧化应激能力显著高于全反式AST(P<0.05);量子化学结果进一步表明,AST顺式异构化后,最大吸收波长处的吸收强度显著衰减,摩尔吸光系数降低,AST的红值显著下降;端环的羟基键长增强、电离势和电子亲和力的变化提高了AST的抗氧化能力。研究结果可为揭示顺反AST的性质差异提供理论依据,为AST在健康领域的应用提供参考。 展开更多
关键词 虾青素 全反式异构体 顺式异构体 物化特性 量子化学
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基于量子化学的轻烃催化裂解制低碳烯烃的反应机理研究进展
2
作者 宗雅慧 陈冬冬 +4 位作者 刘东阳 张宇豪 赵亮 高金森 徐春明 《石油学报(石油加工)》 北大核心 2025年第4期980-990,共11页
轻烃催化裂解制低碳烯烃技术是实现燃料油减量和低碳烯烃增产的高效途径。量子化学方法通过精准确定原子间电荷转移、活性位点、吸附能和反应路径活化能,为催化裂解过程的高效转化和低碳烯烃最大化生产目标提供了理论支撑。综述了利用... 轻烃催化裂解制低碳烯烃技术是实现燃料油减量和低碳烯烃增产的高效途径。量子化学方法通过精准确定原子间电荷转移、活性位点、吸附能和反应路径活化能,为催化裂解过程的高效转化和低碳烯烃最大化生产目标提供了理论支撑。综述了利用密度泛函理论(DFT)揭示不同烃类催化裂解反应机理的研究进展,探讨酸性分子筛的酸性质和孔结构等因素对催化裂解反应的影响,并结合相关实验结果验证了量子化学方法在催化裂解反应机理研究中的应用潜力。同时,在化工行业低碳化和智慧化转型升级背景下,提出了量子化学在人工智能赋能下对催化裂解理论研究和催化剂设计等方面的发展方向与建议。 展开更多
关键词 量子化学 催化裂解 低碳烯烃 分子筛催化剂
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PZ-MDEA 混合胺溶液脱碳的量子化学研究
3
作者 王禧雯 樊俊杰 +3 位作者 毕德贵 席文洁 洪贤康 刘磊 《燃烧科学与技术》 北大核心 2025年第1期74-80,共7页
基于DFT和过渡态理论,在B3LYP/6-31+G(d)水平上研究了PZ-MDEA混合胺溶液吸收CO_(2)的反应机理,并进行了分子轨道分析.结果表明,在PZ-MDEA混合胺溶液吸收CO_(2)的过程中,PZ直接吸收CO_(2)生成两性离子(PZH+COO-)的反应最容易发生,是CO_(2... 基于DFT和过渡态理论,在B3LYP/6-31+G(d)水平上研究了PZ-MDEA混合胺溶液吸收CO_(2)的反应机理,并进行了分子轨道分析.结果表明,在PZ-MDEA混合胺溶液吸收CO_(2)的过程中,PZ直接吸收CO_(2)生成两性离子(PZH+COO-)的反应最容易发生,是CO_(2)捕集的主要反应路径;两性离子可以与PZ、MDEA或H2O发生去质子化反应,其中与MDEA反应的能垒相对最低.通过对比分析发现,两性离子与MDEA反应一方面可以大大降低MDEA质子化反应活化能,另一方面中间产物PZCOO-与PZH^(+)、H_(2)O的反应可以实现PZ的循环,维持CO_(2)的高效吸收.此外分子轨道分析发现PZ-MDEA混合胺的分子轨道能量差值最低(5.95 eV),同样表明PZ对MDEA吸收CO_(2)存在活化作用. 展开更多
关键词 CO_(2)吸收 反应机理 混合胺 量子化学
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量子化学Gaussian软件在“燃烧学”教学中的运用——评《现代量子化学导论》
4
作者 朱雯斐 楼晟荣 陈军 《化学工程》 北大核心 2025年第7期I0004-I0004,共1页
宏观上,“燃烧学”是以燃烧原理、工况、过程、效能等为研究对象的学科,该学科所涉及的研究问题涵盖了燃烧量热学、空气动力学、流体力学、反应力学等领域,属于典型的化学主导型“交叉学科”范畴。传统“燃烧学”的教学模式多建立于理... 宏观上,“燃烧学”是以燃烧原理、工况、过程、效能等为研究对象的学科,该学科所涉及的研究问题涵盖了燃烧量热学、空气动力学、流体力学、反应力学等领域,属于典型的化学主导型“交叉学科”范畴。传统“燃烧学”的教学模式多建立于理论推导之上,教法设计主要根据定性经验评价,教学过程高度依赖实验观测途径。然而,“燃烧学”研究的底层逻辑是微观世界,传统教学形式无法反映出微观机理,以致于学生难以了解“燃烧学”跨学科特性全貌。 展开更多
关键词 现代量子化学导论 燃烧原理 教学
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基于分子指纹与量子化学描述符预测聚酰亚胺玻璃化转变温度的机器学习模型
5
作者 詹森华 石彤非 《高等学校化学学报》 北大核心 2025年第4期114-122,共9页
基于聚酰亚胺重复单元获得了分子访问系统(MACCS)指纹图谱和9种量子化学密度泛函理论(DFT)描述符,构建了MACCS,DFT和两者集成的3类预测模型.通过比较分析随机森林(RF)、支持向量回归(SVR)、极致梯度提升(XGB)和梯度提升回归(GBR)等4种... 基于聚酰亚胺重复单元获得了分子访问系统(MACCS)指纹图谱和9种量子化学密度泛函理论(DFT)描述符,构建了MACCS,DFT和两者集成的3类预测模型.通过比较分析随机森林(RF)、支持向量回归(SVR)、极致梯度提升(XGB)和梯度提升回归(GBR)等4种机器学习算法共12个机器学习模型来预测聚酰亚胺的玻璃化转变温度,并提取关键特征信息.结果表明,最优的玻璃化转变温度预测模型是XGB集成模型,其训练集和测试集的决定系数(R2)分别为0.956和0.811,测试集的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别为25.41和20.20.此外,集成MACCS指纹和DFT的模型均比单一模型的效果好.建立的集成模型框架可为聚酰亚胺材料及聚合物材料结构的设计提供参考. 展开更多
关键词 机器学习 量子化学 分子指纹 聚酰亚胺
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皖浙花猪干腌火腿源血糖调节肽的分离纯化、鉴定及量子化学表征 被引量：1
6
作者 黄晶晶 周迎芹 +3 位作者 罗章 刘振东 程秀峰 谢宁宁 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期25-33,共9页
为探究小肽抑制糖类消化的机理,制备皖浙花猪干腌火腿肌肉的水提物和胃胰酶消化产物,分离纯化出α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性较高的组分,鉴定、筛选其中的肽序列,采用量子化学方法计算分子前线轨道分布和能量、静电荷分布、键长等... 为探究小肽抑制糖类消化的机理,制备皖浙花猪干腌火腿肌肉的水提物和胃胰酶消化产物,分离纯化出α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性较高的组分,鉴定、筛选其中的肽序列,采用量子化学方法计算分子前线轨道分布和能量、静电荷分布、键长等结构和电荷参数,推测活性位点。结果表明:1)酶解后火腿肌肉的粒径减小、降糖活性提高;2)水提物和胃胰酶消化产物经过葡聚糖凝胶分离后分别获得两个组分(S-Ⅰ、S-Ⅱ)和3个组分(WY-Ⅰ、WY-Ⅱ和WY-Ⅲ);3)利用质谱技术从高活性组分WY-Ⅱ中鉴定出104条长度8~24的肽序列,筛选出Peptide Ranker程序评分大于0.7的5条序列;4)前述序列的最高占据轨道多分布在精氨酸的胍基及氨基端附近基团,而最低未占轨道多分布在羧基端及附近基团;5)能级差ΔEL-H较低的序列GPMGPSGPR、LGFGGPSGPNAGR、APAPAPAPAPAPPK可能具有较高活性。根据库伦定律,其活性位点分别定位于精氨酸的C106H108、亮氨酸的C10H12和赖氨酸的C176H177,都位于C—H键。研究为探究肽的血糖调节机制,证明地方品种猪的营养价值提供了理论支撑。 展开更多
关键词 血糖调节 α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性 肽序列 量子化学计算 干腌火腿
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过渡金属离子促进煤自燃机理的量子化学计算 被引量：3
7
作者 王福生 孙玮 +3 位作者 张渝 张朝阳 高东 卓建坤 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2347-2359,共13页
为研究低温氧化条件下典型过渡金属离子对煤自燃的影响,对褐煤(HM)、气煤(QM)、肥煤(FM)进行过渡金属离子的测定,选取过渡金属离子中含量较多且氧化性较强的Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)为研究对象。采用量子化学计算方法,分析了电荷分布、... 为研究低温氧化条件下典型过渡金属离子对煤自燃的影响,对褐煤(HM)、气煤(QM)、肥煤(FM)进行过渡金属离子的测定,选取过渡金属离子中含量较多且氧化性较强的Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)为研究对象。采用量子化学计算方法,分析了电荷分布、前线轨道和拉普拉斯键级,证明了活性位点的存在。探究了有无过渡金属离子情况下,Ar—CH_(2)—CH_(3)到Ar—CO—CH_(3)的2种反应历程进行模型优化、过渡态计算和IRC验证,得到热力学相关参数。计算结果表明,无过渡金属离子参与的反应决速步的活化能垒为164.18 kJ/mol,有过渡金属离子反应决速步活化能垒为158.72 kJ/mol,过渡金属离子对总反应速度影响效果不显著。Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)参与下,反应的总放热量分别为1535.52、1834.97、365.93 kJ/mol,其数值均大于氧气分子氧化脂肪烃所放出的热量(319.93 kJ/mol),氧化脂肪烃中C—H的自由能垒分别为42.79、4.30、117.29 kJ/mol,其值都小于氧气分子氧化C—H反应的活化能值(146.38 kJ/mol),过渡金属离子对C—H氧化能力从高到低的顺序为Mn(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ),反应过程中伴随着·OH和H_(+)的生成,在后续反应中,会进一步与煤结构发生反应,加快煤自燃过程;为验证模拟结果的准确性,采用程序升温气相色谱联用仪对4种不同煤样的CO气体产物出现的时间和体积分数进行测定,发现4种煤样出现CO气体产物的温度点相近,添加锰离子的煤样在90℃时产生了CO,其余3种煤样在100℃出现CO气体产物,CO气体产物体积分数从大到小的顺序为Mn(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)和原煤样,这与计算得到的结果相一致,随着温度的升高,Mn(Ⅲ)对于提高CO生成速率效果逐渐减弱,铁离子和铜离子催化煤自燃效果逐渐显著,实验结果与模拟结果具有一定的相关性,相比于氧气分子,煤中过渡金属离子更容易与C—H发生氧化反应,不仅使自由基链式反应更早发生,还增加了反应的放热量和·OH和H_(+)的生成量,从而促进煤自燃。 展开更多
关键词 过渡金属离子 煤自燃 量子化学 活化能 自由能
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多环芳烃光解活性的量子化学研究 被引量：7
8
作者 卢桂宁 党志 +1 位作者 陶雪琴 张德聪 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期459-462,共4页
应用量子化学从头算HF/6-311+G(d)和B3LYP/6-311+G(d)方法计算了16种PAHs的多种量子化学参数,选取六种参数为分子结构的描述符,采用最小二乘法对16种PAHs的光解半衰期进行逐步多元线性回归分析,得到两个PAHs光解半衰期的QSAR模型,模型... 应用量子化学从头算HF/6-311+G(d)和B3LYP/6-311+G(d)方法计算了16种PAHs的多种量子化学参数,选取六种参数为分子结构的描述符,采用最小二乘法对16种PAHs的光解半衰期进行逐步多元线性回归分析,得到两个PAHs光解半衰期的QSAR模型,模型具有较高的相关系数,可有效地用于预测PAHs的光解半衰期.结果表明,HF方法所得模型优于B3LYP方法所得的模型.所得模型与基于半经验PM3算法的QSAR模型相比较,HF从头算方法所建立的QSAR模型比半经验PM3算法的结果要好.在所考查的诸多参数中,分子最高占有轨道特征值EHOMO,对PAHs光解半衰期起着决定作用.最后,运用所得模型预测了3种PAHs的光解半衰期. 展开更多
关键词 量子化学研究 光解 多环芳烃 QSAR模型 多元线性回归分析 量子化学从头算 B3LYP方法 PAHs PM3算法 活性 量子化学参数 半衰期 最小二乘法 从头算方法 分子结构 相关系数 HF方法 模型预测 半经验 描述符 多参数 特征值
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量子化学计算在煤炭清洁高效转化微观机制的应用 被引量：2
9
作者 马雪璐 张子涵 解强 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期36-47,共12页
为推进实现碳达峰、碳中和的目标,煤炭作为我国能源结构的基础原料,其利用的清洁化、高效化需要持续深化内涵。量子化学作为解释微观结构及作用机制的重要理论,目前已被广泛应用于煤化学领域,为煤炭研究提供更多微观信息,以促进煤炭清... 为推进实现碳达峰、碳中和的目标,煤炭作为我国能源结构的基础原料,其利用的清洁化、高效化需要持续深化内涵。量子化学作为解释微观结构及作用机制的重要理论,目前已被广泛应用于煤化学领域,为煤炭研究提供更多微观信息,以促进煤炭清洁高效利用技术的发展。基于此,概述了量子化学计算在优化煤炭模型分子结构、探讨煤炭清洁高效转化反应机理和明确反应影响因素作用机制3方面的应用,重点对煤热解、燃烧、气化及液化过程中存在的微观问题进行分析、梳理,涉及煤的热解和燃烧过程中的氮元素迁移转化机理、煤基特征官能团与CO_(2)的气化特性、煤液化微观机理中的氢转移反应,以及气氛和催化剂等因素的作用机制等,最后就匹配煤炭变质程度的演变模型、煤炭反应过程中的多因素作用影响机制、完整转化机理、催化剂优化、创新集成工艺等问题,对量子化学在煤炭清洁高效转化领域中有待深入挖掘的科学问题进行了总结与展望,力图为煤炭清洁转化利用技术的研究和应用提供启示。 展开更多
关键词 量子化学 煤热解 煤燃烧 煤气化 煤液化 密度泛函理论
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4,4′-联吡啶桥联的钴配位聚合物的合成、表征及量子化学计算
10
作者 史燚威 杨瑞杰 +3 位作者 张迎春 王鑫 王敏 宋志国 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第9期1583-1590,共8页
本文通过溶剂热法以对甲基苯磺酸钠为主配体,4,4′-联吡啶为辅助配体制备了一种结构新颖的钴配位聚合物{[Co(4,4′-bipy)(H_(2)O)_(4)]·(p-CH_(3)C_(6)H_(4)SO_(3))_(2)}_(n)。通过红外光谱、X射线单晶衍射、热重分析、X射线粉末... 本文通过溶剂热法以对甲基苯磺酸钠为主配体,4,4′-联吡啶为辅助配体制备了一种结构新颖的钴配位聚合物{[Co(4,4′-bipy)(H_(2)O)_(4)]·(p-CH_(3)C_(6)H_(4)SO_(3))_(2)}_(n)。通过红外光谱、X射线单晶衍射、热重分析、X射线粉末衍射等方法对钴配位聚合物进行了表征。结果表明,{[Co(4,4′-bipy)(H_(2)O)_(4)]·(p-CH_(3)C_(6)H_(4)SO_(3))_(2)}_(n)属于单斜晶系,P2_(1/c)空间群,晶胞参数为a=11.3191(14)Å,b=8.0626(11)Å,c=14.936(2)Å,α=90°,β=92.423(4)°,γ=90°,V=1361.9(3)Å^(3),Z=2。中心金属Co(Ⅱ)离子为六配位略有畸变的八面体构型,通过4,4′-联吡啶中的N原子桥联形成一维无限链状,层间通过配位水分子与对甲基苯磺酸之间的氢键作用进一步扩展成三维超分子结构。并运用Gaussian 09程序对钴配位聚合物中[Co(4,4′-bipy)_(2)(H_(2)O)_(4)]·(p-CH_(3)C_(6)H_(4)SO_(3))结构单元进行了量子化学计算,获得了优化构型。原子电荷分布及前沿占据轨道组成很好地佐证了晶体结构的配位环境。电化学阻抗测试结果证明该配位聚合物的电阻较小,导电性能良好,为其在电化学应用方面提供了一定的理论依据。 展开更多
关键词 钴配位聚合物 溶剂热法 晶体结构 4 4′-联吡啶 量子化学计算
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煤中侧链官能团与水分子间的量子化学模拟 被引量：2
11
作者 乔云霞 陈曦 +2 位作者 葛少成 邓存宝 范超男 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第3期78-84,91,共8页
煤中侧链官能团是影响煤分子亲疏水性的重要因素。为了揭示煤分子中侧链官能团与水分子的作用机理,基于密度泛函理论计算了24种煤分子侧链官能团和水分子之间的非共价键力。结果表明:侧链官能团与水分子主要通过氢键力作用,伴随范德华力... 煤中侧链官能团是影响煤分子亲疏水性的重要因素。为了揭示煤分子中侧链官能团与水分子的作用机理,基于密度泛函理论计算了24种煤分子侧链官能团和水分子之间的非共价键力。结果表明:侧链官能团与水分子主要通过氢键力作用,伴随范德华力,几乎没有排斥力;含氧官能团与水分子形成的总氢键能最弱为-10.91 kJ/mol,最强为-71.03 kJ/mol,其中小部分含氧官能团可以与2个及2个以上水分子结合;含氮官能团与水分子形成的总氢键能为-30.70~-6.44 k J/mol;含硫官能团与水分子形成的总氢键能稳定在-12.00 kJ/mol左右。侧链官能团亲水能力由强到弱依次为:羧基、羟基、碳基键、醛基、醚键及氨基、极性键。研究成果为表面活性剂或抑尘剂通过定向增强官能团亲水性,提高煤体亲水性,从而增强降尘效果提供了一种新思路。 展开更多
关键词 煤分子 侧链官能团 量子化学模拟 亲水性 氢键力 前线轨道间隙 键能
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氟喹诺酮类抗生素在PSNPs-NH_(2)上的吸附行为及量子化学分析
12
作者 姚美婧 杨杰 +4 位作者 李亚男 吴渊 武亚宁 吴伟琴 景康健 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期172-179,共8页
纳米塑料在环境中运输迁移后表面会产生氨基官能团,易与抗生素形成复合污染物。选取400 nm氨基官能化聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs-NH_(2))与氟喹诺酮类抗生素培氟沙星(PEF)、依诺沙星(ENO)为研究对象,研究PEF、ENO在PSNPs-NH_(2)上的吸附行... 纳米塑料在环境中运输迁移后表面会产生氨基官能团,易与抗生素形成复合污染物。选取400 nm氨基官能化聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs-NH_(2))与氟喹诺酮类抗生素培氟沙星(PEF)、依诺沙星(ENO)为研究对象,研究PEF、ENO在PSNPs-NH_(2)上的吸附行为,探讨环境条件对吸附的影响。结果表明,PSNPs-NH_(2)对PEF和ENO的最大吸附量分别为331.235 mg/g和345.065 mg/g,吸附动力学均符合拟二级动力学模型,吸附速率受外扩散和颗粒内扩散控制,吸附等温线符合langmuir模型。强酸强碱、盐度、Cu^(2+)、Zn^(2+)抑制PSNPs-NH_(2)吸附PEF和ENO,海藻酸钠抑制PSNPs-NH_(2)吸附PEF。量子化学计算结果表明,该吸附行为主要通过氢键和范德华力进行,范德华最大穿透距离为PEF-PSNPs-NH_(2)(1.19Å)、ENO-PSNPs-NH_(2)(1.20Å)。 展开更多
关键词 纳米聚苯乙烯 官能化 氟喹诺酮类抗生素 吸附 量子化学计算
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[Co^(Ⅲ)(DIEN)(N_(3))_(3)]配合物的合成、晶体结构及量子化学研究
13
作者 程佳佳 吴梦琪 +2 位作者 杨敏 王丽梅 魏荣敏 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第8期1409-1415,共7页
采用配体占位策略和分子自组装原理,选用二亚乙基三胺(DIEN)为有机配体,Co^(3+)为中心金属离子,室温下,通过溶液法合成了一例单核钴配合物[Co^(Ⅲ)(DIEN)(N_(3))_(3)](1)单晶体,利用X射线单晶衍射方法、元素分析和量子化学计算对配合物... 采用配体占位策略和分子自组装原理,选用二亚乙基三胺(DIEN)为有机配体,Co^(3+)为中心金属离子,室温下,通过溶液法合成了一例单核钴配合物[Co^(Ⅲ)(DIEN)(N_(3))_(3)](1)单晶体,利用X射线单晶衍射方法、元素分析和量子化学计算对配合物进行了结构表征和电子结构分析。结构解析表明,该配合物单晶体属于三斜晶系,■空间群,晶胞参数为:a=0.825 3(2)nm,b=0.892 0(3)nm,c=0.898 7(3)nm,α=106.497(4)°,β=90.281(4)°,γ=113.861(4)°,V=0.574 7(3)nm^(3)。中心金属离子Co(Ⅲ)位于拉长八面体配位环境中,每个配合物分子由一个Co(Ⅲ)离子、3个叠氮阴离子和1个二亚乙基三胺组成,一个叠氮离子的两个N原子位置无序,占有率各为50%。单核结构之间通过N—H…N分子间氢键和π…π堆积组装成一维链状超分子结构。此外,以X射线衍射分析得到的晶体结构为计算模型,采用密度泛函理论(DFT)对配合物1的几何构型进行了全构型结构优化和振动频率计算,分析了配合物的单点能、原子电荷分布及前线分子轨道等性质。量子化学计算结果表明该配合物构型为稳定构型,且与实验结果相吻合。 展开更多
关键词 钴(Ⅲ)超分子配合物 晶体结构 量子化学计算 密度泛函理论 原子电荷 前线分子轨道
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糖熏色素5-(葡萄糖基-α-1-6-葡萄糖)-羟甲基糠醛形成机理的量子化学计算
14
作者 叶国庆 牛玉敏 +2 位作者 范朝侠 杨慧 刘登勇 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期62-71,共10页
为探究糖熏色素5-(葡萄糖基-α-1-6-葡萄糖)-羟甲基糠醛(5-(α-D-glucopyranosyl-(1-6)-α-D-glucopyranosyloxymenthyl)-2-furancarboxaldehyde,5-GGMF)的形成途径,采用量子化学计算对蔗糖的热分解反应位点、葡萄糖与5-羟甲基糠醛(5-hy... 为探究糖熏色素5-(葡萄糖基-α-1-6-葡萄糖)-羟甲基糠醛(5-(α-D-glucopyranosyl-(1-6)-α-D-glucopyranosyloxymenthyl)-2-furancarboxaldehyde,5-GGMF)的形成途径,采用量子化学计算对蔗糖的热分解反应位点、葡萄糖与5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,5-HMF)及两分子葡萄糖间的脱水反应方式、5-HMF和5-GGMF的形成路径进行分析。结果表明:蔗糖热分解的初始位置为果糖基-氧键的裂解;葡萄糖与5-HMF或两分子葡萄糖间发生相互作用时,均是范德华力在复合物中起主导作用,且都会因为强氢键作用促进分子间脱水反应的发生;蔗糖形成5-HMF时,其热解后形成的葡萄糖部分比果糖部分生成5-HMF需要更大的活化能且反应速率更低,因此果糖部分更容易形成5-HMF,而在果糖部分形成5-HMF的两条路径中,路径5比路径4更容易发生,因为路径5在能量上和反应动力学上都表现出明显的优势;在蔗糖形成5-GGMF的途径中,转糖基化路径能垒总体较低,相较于二糖脱水路径和三糖脱水路径都更加有利,其中路径C2,即蔗糖热解生成果糖和葡萄糖,然后葡萄糖与5-HMF反应先生成5-葡萄糖氧甲基糠醛,后者再与一分子游离的葡萄糖生成5-GGMF,此路径最有利于5-GGMF的生成,无论是从能垒角度,还是动力学上的可行性。本研究结果可为今后控制和干预糖熏产品的色泽提供理论依据和参考。 展开更多
关键词 糖熏色素 5-(葡萄糖基-α-1-6-葡萄糖)-羟甲基糠醛 量子化学 密度泛函理论
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高能量密度材料分子设计——基于量子化学计算爆速和爆压 被引量：4
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作者 许晓娟 邱玲 肖鹤鸣 《含能材料》 EI CAS CSCD 2004年第A02期505-508,共4页
基于量子化学方法全优化分子几何构型，求得分子平均摩尔体积(V^-)和化合物的理论密度(ρ)以及生成热(△Hf)，进而可按Kamlet方程估算炸药的爆速(D)和爆压(p)。以氮杂环和有机笼状化合物为例，证实了该理论方法的可靠性。发现随环增大... 基于量子化学方法全优化分子几何构型，求得分子平均摩尔体积(V^-)和化合物的理论密度(ρ)以及生成热(△Hf)，进而可按Kamlet方程估算炸药的爆速(D)和爆压(p)。以氮杂环和有机笼状化合物为例，证实了该理论方法的可靠性。发现随环增大和羰基的引入，氮杂环类的ρ、D和p值增加。对于系列多硝基金刚烷，含相等硝基数(n)的同分异构体的ρ、D和P值相差不大；随硝基数n的增加，其ρ、D和p明显增大；当n≥7时，可能成为高能量密度化合物。 展开更多
关键词 硝基 爆速 高能量密度材料 氮杂环 爆压 分子设计 分子几何构型 量子化学计算 基数 量子化学方法
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星际分子CH_3CO^+与其等电子体系BH_3CO的量子化学研究
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作者 于建国 刘若庄 《北京师范大学学报（自然科学版）》 CAS 1986年第3期61-65,共5页
本文使用一些较为精确的量子化学方法(SCF ab initio、能量梯度法优化几何构型、CID和Morokuma的能量分解方案)研究了星际分子CH_3CO^+和它的等电子体系BH_3CO。通过比较BH_3CO和CH_3CO^+的几何构型和电子结构,可得CH_3CO^+为一个EDA络... 本文使用一些较为精确的量子化学方法(SCF ab initio、能量梯度法优化几何构型、CID和Morokuma的能量分解方案)研究了星际分子CH_3CO^+和它的等电子体系BH_3CO。通过比较BH_3CO和CH_3CO^+的几何构型和电子结构,可得CH_3CO^+为一个EDA络合物的结论,还发现CH_3^+同CO的相互作用比BH_3与CO的相互作用要强得多,并从前线轨道的观点分析了这些相互作用的本质。 展开更多
关键词 星际分子 BH3CO CH3CO 等电子体 量子化学研究 几何构型 前线轨道 电子结构 速率常数 量子化学方法
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低聚芴及其衍生物吸收和发射光谱性质的量子化学研究 被引量：19
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作者 王继芬 封继康 +2 位作者 任爱民 刘晓冬 马於光 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期676-680,共5页
用 DFT/ B3 LYP方法对低聚物 ( PF) 2 n和 ( PFDBO) n( n=1— 4)体系进行了全优化 ,计算得到两个系列低聚物的电离能 PI( v,a)、电子亲和势 EA( v,a)、空穴抽取能 EHP和电子抽取能 EEP等相关能量 ,并用 ZINDO和 TD-DFT方法计算其吸收光... 用 DFT/ B3 LYP方法对低聚物 ( PF) 2 n和 ( PFDBO) n( n=1— 4)体系进行了全优化 ,计算得到两个系列低聚物的电离能 PI( v,a)、电子亲和势 EA( v,a)、空穴抽取能 EHP和电子抽取能 EEP等相关能量 ,并用 ZINDO和 TD-DFT方法计算其吸收光谱 ,分析了两系列总能量和 HOMO-LUMO能隙随 n递增的变化规律及对低聚物稳定性和光谱性质的影响 ,推断高聚物的发光性质 .用 CIS方法优化低聚物的 S1激发态结构并分析其与发射光谱的关系 .计算结果表明 ,这两个系列低聚物激发态结构中都有使所有骨架原子共平面的趋势 .由于插入 CH2 OCH2 ,使 PFDBO的七元环部分发生较大的扭曲 (两个苯环间成 42 .5°± 0 .5°的二面角 ) ,致使有效共轭链被破坏、能带带隙变宽、吸收发射光谱波长变短 . 展开更多
关键词 低聚芴 衍生物 吸收光谱 发射光谱 量子化学 密度泛函理论
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咪唑啉缓蚀剂分子结构与缓蚀性能的量子化学分析 被引量：22
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作者 胡松青 贾晓林 +2 位作者 胡建春 石鑫 郭爱玲 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期146-150,共5页
采用量子化学密度泛函理论,考察6种十一烷基咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能与分子结构的关系,通过前线轨道分布、Fukui指数、自然电荷分布以及分子中重原子对前线轨道贡献等分析缓蚀剂分子的反应活性位点。结果表明:咪唑啉类缓蚀剂分子与金属... 采用量子化学密度泛函理论,考察6种十一烷基咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能与分子结构的关系,通过前线轨道分布、Fukui指数、自然电荷分布以及分子中重原子对前线轨道贡献等分析缓蚀剂分子的反应活性位点。结果表明:咪唑啉类缓蚀剂分子与金属界面作用时,主要是咪唑环和亲水支链上的极性基团起作用,分子的活性位点主要分布在咪唑环及亲水取代基上的N、O、S等杂原子处;缓蚀剂的缓蚀效率与分子最高占有轨道能量(EHOMO)、最低空轨道能量(ELUMO)及分子负电荷总数(nTNC)都有较好的相关性;咪唑啉缓蚀剂与金属相互作用时,既能向金属原子的空轨道提供电子形成配位键,又可从金属中接受电子到缓蚀剂分子最低空轨道上形成反馈键,从而形成稳定的吸附。 展开更多
关键词 量子化学 咪唑啉 缓蚀机制 密度泛函理论
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正硅酸乙酯水解过程的半经验量子化学研究 被引量：35
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作者 顾宇辉 古宏晨 +1 位作者 徐宏 韩哲文 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2003年第12期1301-1306,共6页
通过半经验量子化学方法研究了正硅酸乙酯的最优化分子几何结构并推断了催化水解机理。通过用MNDO方法求得正硅酸乙酯在不同条件下水解反应过程的位能曲线,研究了不同催化剂对正硅酸乙酯水解反应过程的影响。计算结果表明,碱催化过程是... 通过半经验量子化学方法研究了正硅酸乙酯的最优化分子几何结构并推断了催化水解机理。通过用MNDO方法求得正硅酸乙酯在不同条件下水解反应过程的位能曲线,研究了不同催化剂对正硅酸乙酯水解反应过程的影响。计算结果表明,碱催化过程是一个放热过程,硅原子可从原先的4配位的正四面体结构向6配位的八面体结构转变。而在酸性条件下,水合质子作为亲电试剂,可以使正硅酸乙酯的烷氧基质子化,从而增加了正硅酸乙酯的亲电能力。质子化后的正硅酸乙酯容易被亲核试剂所进攻,进攻过程是一个SN2亲核取代反应过程。计算结果表明,在有氟离子参与的反应过程中,氟离子对正硅酸乙酯亲核进攻所形成的6配位结构易与亲核试剂水分子发生亲核反应。这些结论对实验研究将起到很重要的指导意义。 展开更多
关键词 正硅酸乙酯 半经验量子化学 水解机理 溶胶-凝胶 结构
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气体与煤表面吸附作用的量子化学研究 被引量：16
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作者 王宝俊 凌丽霞 +2 位作者 赵清艳 章日光 谢克昌 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期995-1000,共6页
选用褐煤、次烟煤、高挥发分烟煤、低挥发分烟煤和无烟煤5种煤表面结构模型,采用量子化学半经验方法INDO,从分子水平描述了CO、O2、H2O(g)、CO2、CH4和H2等6种气体在煤表面的吸附作用,计算了气体在煤表面的吸附能、吸附距离、吸附作用... 选用褐煤、次烟煤、高挥发分烟煤、低挥发分烟煤和无烟煤5种煤表面结构模型,采用量子化学半经验方法INDO,从分子水平描述了CO、O2、H2O(g)、CO2、CH4和H2等6种气体在煤表面的吸附作用,计算了气体在煤表面的吸附能、吸附距离、吸附作用键级和净电荷变化等微观参数,用Morse函数拟合了气体与煤表面的结合能曲线,得到了气体吸附作用强弱次序为:CO和O2最强,H2O和CO2次之,CH4和H2最弱。 展开更多
关键词 煤 表面 气体 吸附 量子化学计算
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