应用AB INITIO方法对甲醇和水分子团簇的理论研究

摘要

本文采用ab initio 方法对二聚体的相互作用能进行了比较详细的研究，对簇合物的几何构型进行了全优化。结果表明：水和水，甲醇与水，乙醇和水以线性氢键结合成的簇合物结构最稳定，比较所得结果采用 mp2/6-311+g(d,p)计算的结果较好，所得的结果在几何构型上比文献中用mp2/aug-cc-pvdz优化的结果略有逊色。又采用 rap2/6-311+g(d,p)计算了二聚甲醇，二聚乙醇，二聚甲酸，甲酸和水分子的相互作用能和构型，然后又用一些力场(cvff,esff,cff91，amber)计算了二聚甲酸，甲酸和水分子的构型和结合能。同时详细考虑了 CH30H (H20)n(n=1-6)形成的团簇，确定甲醇和水分子形成异性二聚体时有2种同分异构体，推测结合两个水分子时有 8 种同分异构体，结合三个水分子时有 16 种同分异构体。在MP2/6-311+G(d,p)水平上计算了甲醇和水分子形成异性二聚体的转动常数，在B3LYP/6-311+g(d,p)水平上计算了红外光谱，采用MP2/6-311++G(2d,2p)计算了核磁共振谱，由于一个甲醇分子结合两个水分子之后并没有查到实验数据，本论文对今后的工作只能给予参考。尚未查到甲醇结合四个水分子，五个水分子，六个水分子时的相关文献，粗略考虑了在MP2/6-311+g(d，p)水平下优化得到的甲醇和水的异性五聚体，六聚体，七聚体构象的结合能。由于受协同效应的影响，环状结构的能量较低。根据计算的连续结合能，可以推测出甲醇和水形成的异性多聚体中具有三个水分子的结构是转折点。

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中文摘要：

1前言

2理论基础和计算方法

2.1势能面

2.2从头算方法的选择

2.3基组的选择

2.4密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)

2.5振动频率的计算

2.6化学反应过渡态的计算方法

2.7氢键及氢键能简介

3二聚体

3.1计算方法

3.2结果

3.3几何构型

4理论研究气相中CH3OH(H20)n(n=1~6)簇合物的结构特征

4.1CH3OH(H20)n(n=1)的性质

4.2CH3OH(H20)n(n=2)的性质

4.3CH3OH(H20)n(n=3)的性质

4.4CH3OH(H20)n(n=4-6)的性质

4.5结论

5附表

Reference:

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