Li+/Na+/K+/Be2+/Mg2+/Ca2+与甲醇体系相互作用的理论研究

摘要

金属离子Li+、Na+、K+、Be2+、Mg2+和Ca2+都是我们生存环境中不可缺少的重要元素，它们都参与了许多重要的生命过程，因此有关它们与一些有机物的相互作用也受到了广泛关注。本文采用量子化学方法和原子-键电负性均衡可极化力场(ABEEM/MM)对金属离子Li+、Na+、K+、Be2+、Mg2+和Ca2+分别与甲醇分子(CH3OH)的相互作用进行了理论研究.
　　首先，选取了Li+/Na+/Be2+(CH3OH)n=1～6和K+/Mg2+/Ca2+(CH3OH)n=1～8体系为研究对象，采用MP2/6-31++G(d，p)方法进行几何构型的优化及零点能校正，进而在MP2/6-311++G(2d，2p)水平下，考虑基组重叠误差(BSSE)，进行了能量的计算，运用从头算HF/STO-3G方法对体系的电荷进行了布局分析，计算结果表明:M(CH3OH)n的最稳定构型，是甲醇分子中O原子直接配位于金属离子，其中Li+/Na+/Be2+是四配位，而K+/Mg2+/Ca2+是六配位;随着甲醇分子数n的增加，金属离子与O的距离RM-O逐渐增大，总结合能逐渐增大，连续结合能逐渐减小，金属离子所带的正电荷在逐渐减小;在配位数n相同时，金属离子电荷转移量的顺序为:Li+＞K+＞Na+，Be2+＞Ca2+＞Mg2+;甲醇分子中各原子所得正电荷的大小顺序为H(-HO)＞H(-H3C)＞C＞O，在Li+(CH3OH)n=1～6中，顺序为H(-HO)＞H(-H3C)＞O＞C.
　　其次，在ABEEMσπ/MM模型下，以MP2方法计算的结构、结合能、电荷分布等为基准，对(CH3OH)n=3～6、Na+(CH3OH)n=4～6和K+/Mg2+/Ca2+(CH3OH)n=6～8中的C、H(-H3C)、O、H(-HO)、Olp以及金属离子N矿、K+、Mg2+和Ca2+重新拟合了价态电负性x*、价态硬度2η*，并且分别构建了描述甲醇分子间、金属离子与甲醇分子间相互作用的势能函数，利用该函数计算了体系的结构、结合能及电荷分布，计算结果与MP2方法相比，对于Na+、K+、Mg2+和Ca2+，到第一配位层中氧的平均距离RM-O的相对绝对偏差低于2.2％，结合能的相对绝对偏差低于4.3％，电荷分布的线性相关系数在0.98～1.03之间，斜率接近于1，截距接近于零.而Li+和Be2+的参数正在拟合中.

目录

声明

摘要

引言

1 理论方法

1．1 分子力场(MM)

1．2 电负性均衡方法(EEM)

1．3 ABEEM σπ／MM方法

1．4 离子溶剂化

2 Li+／Na+／Be2+(CH3OH)n=1～6和K+／Mg2+／Ca2+(CH3OH)N=1～8体系的量子化学研究

2．1 理论方法

2．2 Li+／Na+／Be2+(CH3OH)n=1～6和K+／Mg2+／Ca2+(CH3OH)n=1～8的理论研究

2．2．1 Li+／Na+／Be2+(CH3OH)n=1～6和K+／Mg2+／Ca2+(CH3OH)n=1～8的几何结构

2．2．2 Li+／Na+／Be2+(CH3OH)n=1～6和K+／Mg2+／Ca2+(CH3OH)n=1～8的RM-O

2．2．3 Li+／Na+／Be2+(CH3OH)n=1～6和K+／Mg2+／Ca2+(CH3OH)n=1～8的电荷分布

2．2．4 Li+／Na+／Bc2+(CH3OH)N=1～6和K+／Mg2+／Ca2+(CH3OH)n=1～8的能量

2．3 小结

3 ABEEM σπ／MM对(CH3OH)n=3～6和Na+／K+／Mg2+／Ca2+(CH3OH)n=4～6，6～8的理论研究

3．1 理论方法

3．1 ABEEM σπ／MM模型参数

3．2 (CH3OH)n=3～6的理论研究

3．3．1 (CH3OH)n=3～6的几何结构

3．3．2 (CH3OH)n=3～6的电荷分布

3．3．3 (CH3OH)n=3～6的结合能

3．4 Na+(CH3OH)n=4～6和K+／Mg2+／Ca2+(CH3OH)n=6～8的理论研究

3．4．1 Na+(CH3OH)n=4～6和K+／Mg2+／Ca2+(CH3OH)n=6～8的几何结构

3．4．2 Na+(CH3OH)n=4～6和K+／Mg2+／Ca2+(CH3OH)n=6～8的电荷分布

3．4．3 Na+(CH3OH)n=4～6和K+／Mg2+／Ca2+(CH3OH)n=6～8的结合能

3．5 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文情况

致谢