兩個(gè)典型SN2反應(yīng)體系的電子定域函數(shù)拓?fù)涮卣餮芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2018-05-06 06:17
本文選題：電子定域函數(shù) + 拓?fù)浞治?/strong> ； 參考：《河北師范大學(xué)》2017年碩士論文
【摘要】：論文在B3LYP/6-31G*的計(jì)算水平上對(duì)兩個(gè)典型的SN2反應(yīng)體系Cl+CH_3Cl→ClCH_3+Cl和HO+CH_3Br→HOCH_3+Br反應(yīng)中的各個(gè)駐點(diǎn)的構(gòu)型進(jìn)行了全優(yōu)化,得到了各駐點(diǎn)的穩(wěn)定幾何結(jié)構(gòu),體系總能量和分子體系波函數(shù);采用實(shí)驗(yàn)室自編的程序GTA對(duì)兩個(gè)反應(yīng)IRC過(guò)程中的各結(jié)構(gòu)的電子密度拓?fù)湫再|(zhì)和電子定域函數(shù)拓?fù)湫再|(zhì)進(jìn)行了計(jì)算;積分得到了各結(jié)構(gòu)中各類電子定域函數(shù)拓?fù)浞治龅玫降母鰾asin的電子數(shù);對(duì)反應(yīng)過(guò)程中電子密度拓?fù)渲笜?biāo)和電子定域函數(shù)定義下的各Basin電子密度積分值的變化進(jìn)行了討論分析。揭示了兩個(gè)典型SN2反應(yīng)中化學(xué)鍵在生成和斷裂的本質(zhì)特征變化和定量化轉(zhuǎn)化規(guī)律。在第一章中,主要是對(duì)SN2的反應(yīng)類型做簡(jiǎn)單的介紹,對(duì)本論文研究使用到的電子密度拓?fù)浞治龌靖拍詈碗娮佣ㄓ蚝瘮?shù)拓?fù)淇臻g區(qū)域(Basin)分析做了簡(jiǎn)單的介紹。第二章主要是就該論文在研究過(guò)程中用到的理論化學(xué)知識(shí)和量子化學(xué)的計(jì)算方法做簡(jiǎn)單的描述。第三章中對(duì)Cl+CH_3Cl→ClCH_3+Cl的化學(xué)反應(yīng)IRC過(guò)程和IRC過(guò)程中的各結(jié)構(gòu)的電子密度拓?fù)湫再|(zhì)和電子定域函數(shù)拓?fù)湫再|(zhì)進(jìn)行了計(jì)算,對(duì)得到的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析和討論。研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于SN2反應(yīng)體系Cl+CH_3Cl→ClCH_3+Cl,C-Cl1鍵的斷裂和C-Cl3鍵的形成是同時(shí)進(jìn)行的;ELF拓?fù)浞治龅玫降逆I域的特征分析能夠給出反應(yīng)過(guò)程中化學(xué)鍵變化的本質(zhì)特征:C-Cl鍵鞍點(diǎn)電子密度變化和V(C-Cl)電子密度積分值變化分析顯示,在過(guò)渡態(tài)形成之前,即將斷裂的C-Cl鍵以共價(jià)鍵的形式存在,而逐步形成的C-Cl鍵以閉殼層相互作用的形式存在(不是典型的共價(jià)鍵),在過(guò)渡態(tài)形成之后亦然;ELF拓?fù)浞治龅玫降母黝愑蛑须娮用芏确e分值的變化可以定量地給出化學(xué)鍵變化的過(guò)程特征:反應(yīng)過(guò)程中電子定域函數(shù)拓?fù)浞治鼋o出的各Basin中的電子密度積分值變化的分析顯示,內(nèi)層電子基本不參與和影響化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的化學(xué)鍵形成和斷裂,C-H鍵較小程度地參與了化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的化學(xué)鍵變化,共價(jià)鍵C-Cl的斷裂和生成與Cl孤對(duì)電子相互轉(zhuǎn)移存在定量的關(guān)系V(C-H4)、V(C-H5)、V(C-H6)的數(shù)值都是隨著V(C-Cl1)值的減小增加,隨著V(C-Cl3)值的增加而減小;C和H之間的相互作用隨著C-Cl1間化學(xué)鍵的斷裂而增強(qiáng),隨著C-Cl3間鍵的逐漸形成而減弱,且在過(guò)渡態(tài)時(shí)C和H之間的相互作用最強(qiáng);L(Cl-1)的數(shù)值隨著V(C-Cl1)的值的減小而增加,同時(shí)L(Cl-3)的值也是隨著V(C-Cl3)的增加而減小。第四章對(duì)SN2體系HO+CH_3Br→HOCH_3+Br的化學(xué)反應(yīng)的電子定域函數(shù)拓?fù)浞治鲞M(jìn)行了計(jì)算和分析討論。結(jié)果顯示,C-Br鍵的斷裂和O-C鍵的形成是同時(shí)進(jìn)行的,但根據(jù)HO+CH_3Br→HOCH_3+Br IRC過(guò)程中C-Br鍵域V(C-Br)和C-O鍵域V(C-O)電子密度積分值變化分析,在過(guò)渡態(tài)形成之前,即將斷裂的C-Br鍵以共價(jià)鍵的形式存在,而逐步形成的O-C鍵以閉殼層相互作用的形式存在(不是典型的共價(jià)鍵);在過(guò)渡態(tài)形成之后,C-Br鍵以閉殼層相互作用的形式存在,而O-C鍵以共價(jià)鍵的形式存在;反應(yīng)過(guò)程中電子定域函數(shù)拓?fù)浞治鼋o出的各類Basin中的電子密度積分值變化的分析顯示:在HO+CH_3Br→HOCH_3+Br反應(yīng)過(guò)程中,內(nèi)層電子基本不參與和影響化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的化學(xué)鍵形成和斷裂,C-H和O-H鍵較小程度地參與了化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的化學(xué)鍵變化,共價(jià)鍵C-Br的斷裂和O-C的和生成與Br、O原子的孤對(duì)電子成分存在定量的電子相互轉(zhuǎn)移。
[Abstract]:This paper optimizes the configuration of two typical SN2 reaction systems, Cl+CH_3Cl, ClCH_3+Cl and HO+CH_3Br to HOCH_3+Br at the level of B3LYP/6-31G*, and obtains the stable geometric structure of the stationary points, the total energy of the system and the wave function of the molecular system, and the two reaction IR with the program GTA compiled by the laboratory. The topological properties of the electronic density and the electronic domain function of each structure in the C process are calculated. The integral obtains the number of electrons of each Basin obtained by the topological analysis of various electronic domain functions in each structure, and the Basin electronic density integral values of the electron density topological index and the electronic domain function in the reaction process are defined. The changes are discussed and analyzed. The changes of essential characteristics and quantitative transformation of the chemical bonds in the two typical SN2 reactions are revealed. In the first chapter, a brief introduction to the type of SN2's reaction is made, and the basic concepts of the electronic density topology and the topological space of the electronic domain are discussed in this paper. The region (Basin) analysis is briefly introduced. The second chapter is mainly about the simple description of the theoretical and quantum chemical knowledge used in the research process and the calculation method of quantum chemistry. In the third chapter, the IRC process of the chemical reaction to the ClCH_3+Cl and the topological properties of the electron density of each node in the IRC process and the electron fixed domain function in the IRC process The number of topological properties is calculated and the results obtained are analyzed and discussed. It is found that the fracture of the C-Cl1 bond and the formation of the C-Cl3 bond are carried out at the same time for the SN2 reaction system Cl+CH_3Cl to ClCH_3+Cl; the characteristic analysis of the key domain obtained by the ELF topology analysis can give the essential characteristics of the chemical bond changes in the reaction process: C-Cl The change of the electron density of the keysaddle point and the change of the V (C-Cl) electron density integral value shows that before the transition state is formed, the broken C-Cl bonds exist in the form of covalent bonds, and the C-Cl bonds formed gradually in the form of the closure of the shell layer (not the typical covalent bond), after the transition state is formed, and the ELF topology analysis is obtained. The changes in the integral value of the electron density in various domains can give a quantitative analysis of the process characteristics of the chemical bond change. The analysis of the change of the electronic density integral value in each Basin given by the topological analysis of the electronic domain function during the reaction shows that the inner electrons do not participate in and affect the formation and fracture of the chemical bonds in the chemical reaction process and the C-H bond is more important. The chemical bond changes in the chemical reaction process are involved in a small degree. The fracture and formation of the covalent bond C-Cl has a quantitative relationship with the interaction of Cl soliton pair electrons, V (C-H4), V (C-H5), V (C-H6), which decreases with the decrease of V (C-Cl1) value and decreases with the increase of V (C-Cl3) values. The fracture increases with the gradual formation of the C-Cl3 bond, and the interaction between C and H is the strongest in the transition state. The value of L (Cl-1) increases with the decrease of the value of V (C-Cl1), and the value of L (Cl-3) decreases with the increase of V (C-Cl3). The fourth chapter is an electronic domain for the chemical reaction of SN2 system. The results show that the fracture of the C-Br bond and the formation of the O-C bond are carried out at the same time, but according to the variation analysis of the C-Br key domain V (C-Br) and the C-O key domain V (C-O) electron density integral value in the HO+CH_3Br to HOCH_3+Br IRC process, the fractured C-Br key is deposited as a covalent bond before the transition state is formed. In the form of the gradual formation of the O-C bonds in the form of the closure of the shell layer (not a typical covalent bond), after the formation of the transition state, the C-Br bond exists in the form of the closure of the shell layer, and the O-C bond exists in the form of covalent bonds; the electronic density integral value in all kinds of Basin derived by the electron fixed domain function in the reaction process is changed. The analysis shows that in the HO+CH_3Br to HOCH_3+Br reaction process, the inner electrons do not participate in and affect the formation and fracture of chemical bonds in the chemical reaction process. The C-H and O-H bonds are less involved in the chemical bond changes during the chemical reaction, the fracture of the covalent bond and the formation of the O-C and the existence of the Br, O atoms. In the quantitative electron transfer to each other.
【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O643.1
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本文編號(hào)：1851142
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本文選題：電子定域函數(shù) + 拓?fù)浞治?/strong> ； 參考：《河北師范大學(xué)》2017年碩士論文
【摘要】：論文在B3LYP/6-31G*的計(jì)算水平上對(duì)兩個(gè)典型的SN2反應(yīng)體系Cl+CH_3Cl→ClCH_3+Cl和HO+CH_3Br→HOCH_3+Br反應(yīng)中的各個(gè)駐點(diǎn)的構(gòu)型進(jìn)行了全優(yōu)化,得到了各駐點(diǎn)的穩(wěn)定幾何結(jié)構(gòu),體系總能量和分子體系波函數(shù);采用實(shí)驗(yàn)室自編的程序GTA對(duì)兩個(gè)反應(yīng)IRC過(guò)程中的各結(jié)構(gòu)的電子密度拓?fù)湫再|(zhì)和電子定域函數(shù)拓?fù)湫再|(zhì)進(jìn)行了計(jì)算;積分得到了各結(jié)構(gòu)中各類電子定域函數(shù)拓?fù)浞治龅玫降母鰾asin的電子數(shù);對(duì)反應(yīng)過(guò)程中電子密度拓?fù)渲笜?biāo)和電子定域函數(shù)定義下的各Basin電子密度積分值的變化進(jìn)行了討論分析。揭示了兩個(gè)典型SN2反應(yīng)中化學(xué)鍵在生成和斷裂的本質(zhì)特征變化和定量化轉(zhuǎn)化規(guī)律。在第一章中,主要是對(duì)SN2的反應(yīng)類型做簡(jiǎn)單的介紹,對(duì)本論文研究使用到的電子密度拓?fù)浞治龌靖拍詈碗娮佣ㄓ蚝瘮?shù)拓?fù)淇臻g區(qū)域(Basin)分析做了簡(jiǎn)單的介紹。第二章主要是就該論文在研究過(guò)程中用到的理論化學(xué)知識(shí)和量子化學(xué)的計(jì)算方法做簡(jiǎn)單的描述。第三章中對(duì)Cl+CH_3Cl→ClCH_3+Cl的化學(xué)反應(yīng)IRC過(guò)程和IRC過(guò)程中的各結(jié)構(gòu)的電子密度拓?fù)湫再|(zhì)和電子定域函數(shù)拓?fù)湫再|(zhì)進(jìn)行了計(jì)算,對(duì)得到的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析和討論。研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于SN2反應(yīng)體系Cl+CH_3Cl→ClCH_3+Cl,C-Cl1鍵的斷裂和C-Cl3鍵的形成是同時(shí)進(jìn)行的;ELF拓?fù)浞治龅玫降逆I域的特征分析能夠給出反應(yīng)過(guò)程中化學(xué)鍵變化的本質(zhì)特征:C-Cl鍵鞍點(diǎn)電子密度變化和V(C-Cl)電子密度積分值變化分析顯示,在過(guò)渡態(tài)形成之前,即將斷裂的C-Cl鍵以共價(jià)鍵的形式存在,而逐步形成的C-Cl鍵以閉殼層相互作用的形式存在(不是典型的共價(jià)鍵),在過(guò)渡態(tài)形成之后亦然;ELF拓?fù)浞治龅玫降母黝愑蛑须娮用芏确e分值的變化可以定量地給出化學(xué)鍵變化的過(guò)程特征:反應(yīng)過(guò)程中電子定域函數(shù)拓?fù)浞治鼋o出的各Basin中的電子密度積分值變化的分析顯示,內(nèi)層電子基本不參與和影響化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的化學(xué)鍵形成和斷裂,C-H鍵較小程度地參與了化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的化學(xué)鍵變化,共價(jià)鍵C-Cl的斷裂和生成與Cl孤對(duì)電子相互轉(zhuǎn)移存在定量的關(guān)系V(C-H4)、V(C-H5)、V(C-H6)的數(shù)值都是隨著V(C-Cl1)值的減小增加,隨著V(C-Cl3)值的增加而減小;C和H之間的相互作用隨著C-Cl1間化學(xué)鍵的斷裂而增強(qiáng),隨著C-Cl3間鍵的逐漸形成而減弱,且在過(guò)渡態(tài)時(shí)C和H之間的相互作用最強(qiáng);L(Cl-1)的數(shù)值隨著V(C-Cl1)的值的減小而增加,同時(shí)L(Cl-3)的值也是隨著V(C-Cl3)的增加而減小。第四章對(duì)SN2體系HO+CH_3Br→HOCH_3+Br的化學(xué)反應(yīng)的電子定域函數(shù)拓?fù)浞治鲞M(jìn)行了計(jì)算和分析討論。結(jié)果顯示,C-Br鍵的斷裂和O-C鍵的形成是同時(shí)進(jìn)行的,但根據(jù)HO+CH_3Br→HOCH_3+Br IRC過(guò)程中C-Br鍵域V(C-Br)和C-O鍵域V(C-O)電子密度積分值變化分析,在過(guò)渡態(tài)形成之前,即將斷裂的C-Br鍵以共價(jià)鍵的形式存在,而逐步形成的O-C鍵以閉殼層相互作用的形式存在(不是典型的共價(jià)鍵);在過(guò)渡態(tài)形成之后,C-Br鍵以閉殼層相互作用的形式存在,而O-C鍵以共價(jià)鍵的形式存在;反應(yīng)過(guò)程中電子定域函數(shù)拓?fù)浞治鼋o出的各類Basin中的電子密度積分值變化的分析顯示:在HO+CH_3Br→HOCH_3+Br反應(yīng)過(guò)程中,內(nèi)層電子基本不參與和影響化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的化學(xué)鍵形成和斷裂,C-H和O-H鍵較小程度地參與了化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的化學(xué)鍵變化,共價(jià)鍵C-Br的斷裂和O-C的和生成與Br、O原子的孤對(duì)電子成分存在定量的電子相互轉(zhuǎn)移。
[Abstract]:This paper optimizes the configuration of two typical SN2 reaction systems, Cl+CH_3Cl, ClCH_3+Cl and HO+CH_3Br to HOCH_3+Br at the level of B3LYP/6-31G*, and obtains the stable geometric structure of the stationary points, the total energy of the system and the wave function of the molecular system, and the two reaction IR with the program GTA compiled by the laboratory. The topological properties of the electronic density and the electronic domain function of each structure in the C process are calculated. The integral obtains the number of electrons of each Basin obtained by the topological analysis of various electronic domain functions in each structure, and the Basin electronic density integral values of the electron density topological index and the electronic domain function in the reaction process are defined. The changes are discussed and analyzed. The changes of essential characteristics and quantitative transformation of the chemical bonds in the two typical SN2 reactions are revealed. In the first chapter, a brief introduction to the type of SN2's reaction is made, and the basic concepts of the electronic density topology and the topological space of the electronic domain are discussed in this paper. The region (Basin) analysis is briefly introduced. The second chapter is mainly about the simple description of the theoretical and quantum chemical knowledge used in the research process and the calculation method of quantum chemistry. In the third chapter, the IRC process of the chemical reaction to the ClCH_3+Cl and the topological properties of the electron density of each node in the IRC process and the electron fixed domain function in the IRC process The number of topological properties is calculated and the results obtained are analyzed and discussed. It is found that the fracture of the C-Cl1 bond and the formation of the C-Cl3 bond are carried out at the same time for the SN2 reaction system Cl+CH_3Cl to ClCH_3+Cl; the characteristic analysis of the key domain obtained by the ELF topology analysis can give the essential characteristics of the chemical bond changes in the reaction process: C-Cl The change of the electron density of the keysaddle point and the change of the V (C-Cl) electron density integral value shows that before the transition state is formed, the broken C-Cl bonds exist in the form of covalent bonds, and the C-Cl bonds formed gradually in the form of the closure of the shell layer (not the typical covalent bond), after the transition state is formed, and the ELF topology analysis is obtained. The changes in the integral value of the electron density in various domains can give a quantitative analysis of the process characteristics of the chemical bond change. The analysis of the change of the electronic density integral value in each Basin given by the topological analysis of the electronic domain function during the reaction shows that the inner electrons do not participate in and affect the formation and fracture of the chemical bonds in the chemical reaction process and the C-H bond is more important. The chemical bond changes in the chemical reaction process are involved in a small degree. The fracture and formation of the covalent bond C-Cl has a quantitative relationship with the interaction of Cl soliton pair electrons, V (C-H4), V (C-H5), V (C-H6), which decreases with the decrease of V (C-Cl1) value and decreases with the increase of V (C-Cl3) values. The fracture increases with the gradual formation of the C-Cl3 bond, and the interaction between C and H is the strongest in the transition state. The value of L (Cl-1) increases with the decrease of the value of V (C-Cl1), and the value of L (Cl-3) decreases with the increase of V (C-Cl3). The fourth chapter is an electronic domain for the chemical reaction of SN2 system. The results show that the fracture of the C-Br bond and the formation of the O-C bond are carried out at the same time, but according to the variation analysis of the C-Br key domain V (C-Br) and the C-O key domain V (C-O) electron density integral value in the HO+CH_3Br to HOCH_3+Br IRC process, the fractured C-Br key is deposited as a covalent bond before the transition state is formed. In the form of the gradual formation of the O-C bonds in the form of the closure of the shell layer (not a typical covalent bond), after the formation of the transition state, the C-Br bond exists in the form of the closure of the shell layer, and the O-C bond exists in the form of covalent bonds; the electronic density integral value in all kinds of Basin derived by the electron fixed domain function in the reaction process is changed. The analysis shows that in the HO+CH_3Br to HOCH_3+Br reaction process, the inner electrons do not participate in and affect the formation and fracture of chemical bonds in the chemical reaction process. The C-H and O-H bonds are less involved in the chemical bond changes during the chemical reaction, the fracture of the covalent bond and the formation of the O-C and the existence of the Br, O atoms. In the quantitative electron transfer to each other.
【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O643.1
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，本文編號(hào)：1851142
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