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adf:etsnocvpaper

这是本文档旧的修订版!


文献重现:使用ETS-NOCV描述化学反应

参考文献:Applications of the ETS-NOCV method in descriptions of chemical reactions, Mariusz Paweł Mitoraj·, Monika Parafiniuk·Monika Srebro·Michał Handzlik·, Agnieszka Buczek·, Artur Michalak, J Mol Model (2011) 17:2337–2352

本文是演示ETS-NOCV方法,在研究异构、质子转移的化学反应,成环反应、催化加成反应、分子间弱作用相关反应等方面的用途。并使用ETS-NOCV研究了单重态反应物(或者单重态片段)、三重态片段(或者三重态片段)、二重态反应物(或者二重态片段)等各种情况,对成键的影响。

ETS-NOCV理论知识

计算细节

ADF2009.01以后的版本都提供该功能,但ADF2014之后,拟合电子密度的基函数发生了变化,因此计算数值也会略有改变。本文中的计算条件:

  • 软件 ADF2009.01
  • 泛函 XC Functional:BP
  • 基组 Basis Set:金属原子(Ti、Ir)使用TZP,其它元素(H、B、C、N、O)使用DZP;
  • 冻芯 Frozen Core:C、N、O、B冻结1s轨道,Ti冻结2p及其以内的轨道,Ir冻结3d及其以内轨道;
  • 相对论 Relativity(ZORA):仅对第四个反应(含Ir元素)考虑了相对论效应,使用Spin-Orbit选项;
  • 作图:形变密度等值面使用ADF图形界面(ADFinput > SCM logo > View);

对四个反应的片段划分细节:

  1. 反应I:对反应物、过渡态、产物,分别考虑了中性自由基(H↑孤对电子自旋向上、CN↓孤对电子自旋向下)、带电粒子两种片段(H、CN)划分方式;
  2. 反应II:从反应物的角度将过渡态、产物划各自划分为两个闭壳层片段;作为对比,从产物的角度,也将过渡态、产物各自划分为两个三重态的片段;
  3. 反应III:对反应物、过渡态,分成乙烯、含Ti催化剂两个片段,各自均为单重态(作者认为过渡态比较明显地倾向于该特征,因为从反应物到过渡态,结构变化很小,比较显著地保留了反应物的单重态特征);对产物,则将片段各自设置为三重态来研究;
  4. 反应IV:对反应物、过渡态均设置片段为H↑、NH3H2B↓、闭壳层的Ir催化剂(三个片段),这也是因为过渡态更倾向于反应物的特征;对于产物,片段为:H↑、NH3H2B↓、三重态的Ir催化剂↑↑(三个片段);将这个过程划分为三个片段,可以得到活化过程中,关于B-H键断裂、Ir-H键与Ir-B键形成的信息;作为比较,也尝试了:(1)划分为两个闭壳层片段(NH3BH3、含Ir催化剂),(2)带电闭壳层(H、NH3H2B、Ir催化剂)

计算结果与讨论

反应I

片段划分为H↑和CN↓,两个片段均为二重态,以反应物为例进行ETS-NOCV分析(过渡态、产物分析方法一样):

参考:ETS-NOCV-HCN

片段划分为H+和CN-,两个片段均为单重态,以反应物为例进行ETS-NOCV分析(过渡态、产物分析方法一样):

参数设置方法与ETS-NOCV-HCN基本一样,只更改如下:

以及电子的占据方式:

这部分文字为(含义参考:fragmentocc):

FRAGOCCUPATIONS
Region_1
A 0//0
SUBEND
Region_2
A 5//5
SUBEND
END

不过,对于本例,实际上不需要设置,因为H+和CN-默认就是这样占据的。

计算完毕之后,查看结果:

Table 1中:

我们计算的到的:

  • ΔEPauli=0.0kcal/mol(该项表示一个片段的占据轨道和另一个片段的占据轨道之间的作用,H+没有电子,因此该项为0)
  • ΔEorb=-184.45kcal/mol
  • ΔEelstat=-173.88kcal/mol
  • ΔEtotal=ΔETotal Binding Energy+ΔEdist=-358.32kcal/mol+1.0kcal/mol=-357.32kcal/mol

第1个alpha“NOCV对”与和beta“NOCV对”对电子形变密度的贡献之和:Δρ1:

文献中,该图为:

反应II

乙烯、丁二烯成环得到环己烯,以

adf/etsnocvpaper.1464264851.txt.gz · 最后更改: 2016/05/26 20:14 由 liu.jun

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