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亲电取代反应中活性位点预测方法的比较

物理化学学报 2014年第4期30卷 628-639页

作者：付蓉卢天陈飞武北京科技大学化学与生物工程学院化学与化学工程系北京100083

预测发生亲电取代反应的活性位点具有重要的理论和实际意义.目前已提出了许多基于反应物自身电子结构的预测方法.本文选择14个单取代苯和8个双取代苯作为测试集,对14种预测方法的可靠性进行了详细的比较分析.结果表明,福井函数、平均局... 详细信息

预测发生亲电取代反应的活性位点具有重要的理论和实际意义.目前已提出了许多基于反应物自身电子结构的预测方法.本文选择14个单取代苯和8个双取代苯作为测试集,对14种预测方法的可靠性进行了详细的比较分析.结果表明,福井函数、平均局部离子化能等体现局部电子软度的方法特别适合含有邻对位定位基的单取代苯和双取代苯体系,但对于含有单个间位定位基的体系,这类方法往往预测失败.基于静电效应的预测方法整体表现明显不如体现局部软度的方法,但更适合含有单个间位定位基的体系.对所有体系预测能力最稳健的是双描述符,因此可以作为普适性的预测方法.

关键词：亲电取代分子表面福井函数双描述符静电势原子电荷轨道成分

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极性分子键角与键偶极矩的关系

物理化学学报 2016年第7期32卷 1639-1648页

作者：曹静思韦美菊陈飞武北京科技大学化学与生物工程学院化学与化学工程系功能分子与晶态材料科学与应用北京市重点实验室北京100083

研究了基态极性分子的键角和键偶极矩之间的关系。我们采用原子偶极矩校正的Hirshfeld(ADCH)电荷来计算键偶极矩,利用电子的局域函数和键临界点处的局域函数值来分析键的电子结构。通过对IVA族(IVA=C,Si,Ge)、VA族(VA=N,P,As)、VIA族(VI... 详细信息

研究了基态极性分子的键角和键偶极矩之间的关系。我们采用原子偶极矩校正的Hirshfeld(ADCH)电荷来计算键偶极矩,利用电子的局域函数和键临界点处的局域函数值来分析键的电子结构。通过对IVA族(IVA=C,Si,Ge)、VA族(VA=N,P,As)、VIA族(VIA=O,S,Se)和VIIA族(VIIA=F,Cl,Br)元素形成的系列共价型基态分子,以及环状基态分子的键角和键偶极矩数据进行分析,发现在键的电子结构类似的情况下,由于键偶极矩的排斥作用,这些分子的键角随键偶极矩的增加而增大。这一发现有助于加深我们对分子几何结构的认识。

关键词：极性分子键角键偶极矩原子电荷电子局域函数

HXeBr与苯和苯的衍生物弱相互作用的理论研究

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化学学报 2016年第3期74卷 285-292页

作者：赵清齐博宇王宝金陈飞武北京科技大学化学与生物工程学院化学与化学工程系功能分子与晶态材料科学与应用北京市重点实验室北京100083

采用MP2/aug-cc-p VDZ(对于Xe和I原子采用aug-cc-p VDZ-PP基组)优化了复合物HXe Br…C_6H_5X(X=H,CH_3,NH_2,N(CH_3)_2,NHCH_3,OH,OCH_3,CN,F,Cl,Br,I,COOH,SO_3H,CF3)及单体的几何构型,详细分析了π…H键和双齿氢键两种弱相互作用类型的特征,以及不同的取代基对这两种弱相互作用能的影响.对14个双齿氢键型复合物,我们发现复合物的相互作用能与苯环衍生物(C_6H_5X)的偶极矩,复合物中Xe—Br键键长的变化,H—Xe键键长的变化和H—Xe键振动频率的变化,以及双齿氢键上Br原子和两个H原子范德华表面相互穿透距离之和均有较好的线性关系.另外,我们还发现复合物的相互作用能与双齿氢键上两个键临界点的电子密度之和,电子密度Laplacian值之和,静电势之和,以及双齿氢键和苯环碳原子形成环的环临界点处的电子密度,电子密度Laplacian值以及静电势均有着较好的线性关系.

关键词：稀有气体 HXeBr 苯 π…H键双齿氢键

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完全活性空间组态相互作用能量的拟合和外推

物理化学学报 2017年第6期33卷 1130-1139页

作者：曹静思陈飞武北京科技大学化学与生物工程学院化学与化学工程系功能分子与晶态材料科学与应用北京市重点实验室北京100083

完全活性空间组态相互作用计算与完全活性空间中的活性电子数和活性轨道数有关,但完全活性空间组态相互作用的能量不是活性电子数和活性轨道数的单调递减函数,因此活性轨道数和活性电子数不能用来外推完全活性空间组态相互作用的能量。... 详细信息

完全活性空间组态相互作用计算与完全活性空间中的活性电子数和活性轨道数有关,但完全活性空间组态相互作用的能量不是活性电子数和活性轨道数的单调递减函数,因此活性轨道数和活性电子数不能用来外推完全活性空间组态相互作用的能量。为此,我们定义了一个新的变量:活性空间中的最大未占满轨道数。我们对一系列单重态、双重态和三重态分子进行了完全活性空间组态相互作用的计算,并利用活性空间中的活性电子数和最大未占满轨道数这两个变量,对这些基态能量进行了拟合和外推,拟合的均方根误差都在10^(-6)数量级。外推能量的精度优于MP4,对小分子体系,其精度高于CCSD。外推的完全的组态相互作用(FCI)能量值和实际计算的FCI值也很接近。另外,我们还利用外推能量来优化双原子分子的平衡键长,并计算谐振频率,其精度优于CASSCF。

关键词：活性空间活性电子活性轨道能量外推键长谐振频率

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烃基结构对黄药捕收剂浮选性能的影响

北京科技大学学报 2014年第12期36卷 1589-1594页

作者：曹飞孙传尧王化军陈飞武北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室北京100070 北京科技大学化学与生物工程学院北京100083

采用密度泛函理论计算了一系列黄药捕收剂的几何构型和电子结构,利用最高占据分子轨道能量、自然布局分析电荷、电负性和绝对硬度等参数判断黄药捕收剂的浮选性能.研究结果表明：黄药阴离子是浮选溶液中的活性成分,键合原子为C—S单键中... 详细信息

采用密度泛函理论计算了一系列黄药捕收剂的几何构型和电子结构,利用最高占据分子轨道能量、自然布局分析电荷、电负性和绝对硬度等参数判断黄药捕收剂的浮选性能.研究结果表明：黄药阴离子是浮选溶液中的活性成分,键合原子为C—S单键中的S原子.最高占据分子轨道能量可较好地解释直链黄药（C1-C6）的浮选性能随碳链增长而增强的现象.在黄药同分异构体中,与极性基相连的碳原子上支链越多,烷基给电子诱导效应越强,该异构体的捕收活性越强.黄药同分异构体（C3-C5）的捕收活性顺序为：叔烃基黄药〉仲烃基黄药〉异烃基黄药.

关键词：硫化矿浮选黄药烃基结构密度泛函理论

黄原酸甲酸酯的电子结构与浮选性能关系的密度泛函研究

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工程科学学报 2015年第7期37卷 851-856页

作者：曹飞孙传尧王化军陈飞武北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 九江学院化学与环境工程学院九江332005 北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室北京100070 北京科技大学化学与生物工程学院北京100083

运用密度泛函理论计算一系列黄原酸甲酸酯捕收剂的几何构型和电子结构,结合Klopman的普遍化微扰理论,研究前线轨道性质(形状和能量)、自然键轨道电荷、电负性、绝对硬度等参数与捕收剂浮选性能之间的相关性.黄原酸甲酸酯的键合原子为C... 详细信息

运用密度泛函理论计算一系列黄原酸甲酸酯捕收剂的几何构型和电子结构,结合Klopman的普遍化微扰理论,研究前线轨道性质(形状和能量)、自然键轨道电荷、电负性、绝对硬度等参数与捕收剂浮选性能之间的相关性.黄原酸甲酸酯的键合原子为CS双键中的S原子,最高占据轨道能量、自然键轨道电荷、电负性等参数只能推断捕收剂的浮选活性.黄原酸甲酸酯所表现出的选择性,主要是因为黄铜矿表面Cu原子的d轨道电子转移到捕收剂的最低空轨道(LUMO)和能量第二低空轨道(LUMO+1)形成反馈π键,从而增强了捕收剂对黄铜矿的浮选能力.空轨道能量(ELUMO、ELUMO+1)大小可较好地解释捕收剂的选择性强弱.

关键词：黄原酸甲酸酯电子结构浮选密度泛函理论黄铜矿

芳香化合物亲核、亲电反应活性的理论预测和实验反应速率的相关性研究

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有机化学 2016年第10期36卷 2463-2471页

作者：曹静思陈飞武北京科技大学化学与生物工程学院化学与化学工程系北京100083

选择自然布局分析(NPA)电荷、Hirshfeld电荷、分子范德华表面1.6?处的静电势、最低未占据轨道(LUMO)成分、分子范德华表面1.6?处的平均局部离子化能、简缩福井函数和简缩双描述符来预测芳香族化合物亲核加成、亲核取代和亲电反应的活性... 详细信息

选择自然布局分析(NPA)电荷、Hirshfeld电荷、分子范德华表面1.6?处的静电势、最低未占据轨道(LUMO)成分、分子范德华表面1.6?处的平均局部离子化能、简缩福井函数和简缩双描述符来预测芳香族化合物亲核加成、亲核取代和亲电反应的活性位点,并分析理论预测结果和实验反应速率之间的相关性.发现这些方法都能准确地预测反应的活性位点.还发现不管对亲核反应还是对亲电反应,体现局部电子硬度的方法,如Hirshfeld电荷和分子范德华表面1.6?处的静电势,其预测结果的大小能较好地反映实验反应速率的相对大小,而体现局部电子软度的方法,简缩福井函数和简缩双描述符,其预测结果和实验反应速率的相关性较小.

关键词：反应速率原子电荷静电势平局局部离子化能轨道成分分析

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平衡时溶液的表面吸附（英文）

物理化学学报 2015年第8期31卷 1499-1503页

作者：陈飞武卢天武钊北京科技大学化学与生物工程学院化学与化学工程系北京100083 功能分子与晶态材料科学与应用北京市重点实验室北京100083

溶液的表面吸附仍是表面热力学当中的一个具有挑战性的问题.在本文中我们定义了一个新的热力学态函数,表面吸附的平衡条件是这个态函数的微分为零.基于这个条件,我们推导了描述平衡时表面吸附的新方程.在推导过程中没有采用假想分界面.... 详细信息

溶液的表面吸附仍是表面热力学当中的一个具有挑战性的问题.在本文中我们定义了一个新的热力学态函数,表面吸附的平衡条件是这个态函数的微分为零.基于这个条件,我们推导了描述平衡时表面吸附的新方程.在推导过程中没有采用假想分界面.新的表面吸附方程和Gibbs表面吸附方程完全不一样.还通过分子动力学方法模拟了氯化钠溶液,模拟结果和我们的理论预测符合较好.

关键词：表面吸附平衡条件吉布斯吸附方程热力学态函数溶液

TiO_2基态和激发态的几何结构、激发能和偶极矩

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物理化学学报 2013年第7期29卷 1441-1452页

作者：韦美菊贾德强陈飞武北京科技大学化学与生物工程学院北京100083

采用二阶微扰理论MP2、密度泛函B3LYP方法和含时密度泛函TD-B3LYP方法分别优化了TiO2分子的基态1A1和六个激发态1B2、3B2、1B1、3B1、1A2和3A2的几何结构.1A1、1B2、3B2、1B1和3B1具有弯曲几何结构,1A2和3A2具有线性对称结构.我们发现... 详细信息

采用二阶微扰理论MP2、密度泛函B3LYP方法和含时密度泛函TD-B3LYP方法分别优化了TiO2分子的基态1A1和六个激发态1B2、3B2、1B1、3B1、1A2和3A2的几何结构.1A1、1B2、3B2、1B1和3B1具有弯曲几何结构,1A2和3A2具有线性对称结构.我们发现激发态1B2、3B2、1B1和3B1键偶极矩的数值大小顺序和相应的键角大小顺序完全一致.另外,采用完全活化空间自洽场(CASSCF)CASSCF(6,6)、CASSCF(8,8)、多参考组态相互作用(MRCI)和含时密度泛函TD-B3LYP计算了TiO2分子各激发态的垂直激发能和绝热激发能.对1B2、3B2和1B1三个态,MRCI/CASSCF(6,6)计算的垂直激发能和绝热激发能与已有的实验值最接近.对其他三个激发态3B1、1A2和3A2,计算的激发能和文献报道的激发能计算值基本一致.最后,还计算了TiO2分子的基态和激发态的偶极矩.对1A1和1B2态,偶极矩的计算值与已有的实验值相吻合.采用原子偶极矩校正的Hirshfeld布居方法计算了TiO2分子在1A1、1B2、3B2、1B1和3B1态时各原子的电荷,发现从基态到激发态偶极矩的变化与电荷从氧原子向钛原子的转移有关.整个计算中还考察了基函数cc-pVDZ、cc-pVTZ和cc-pVQZ对计算结果的影响.

关键词：二氧化钛几何结构垂直激发能绝热激发能偶极矩