(LUMO)或共同参与。以上的分子轨道都为反应前线轨道。 两分子像异核双原子分子一样,在最高占有分子轨道(HOMO)的相互作用下,
两个分子轨道将会形成。在两个分子轨道中,一个分子轨道能量高于原来的分子轨道, 而另一个分子轨道能量低于原来的分子轨道,并且前者比原来分子轨道中能量高的高 出的部分多于后者比原来分子轨道中能量低的低的部分,即总能量增加了。其他前线 轨道作用和 HOMO-HOMO 相互作用差不多,相互作用轨道间能量差越小,相互作用 越大。两分子间最高占有分子轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)相互作用,系 统总能量下降了,因为相互作用轨道间能量差越大,相互作用越小 , 因此和 HOMO-LUMO 相互作用比较,其它轨道间的相互作用较小,。两分子间的单占据分子 轨道(SOMO)相互作用产生高能级和低能级,低能级占据两个电子,高能级没有电子文献综述
占据。总体上,稳定分子(或离子)之间的反应,都会存在 HOMO HOMO 之间的作
用,这就是活化能就来自这些相互作用。然而,HOMO-LUMO 作用会降低这个活化 能,故 HOMO-LUMO 有明显相互作用的反应可顺利进行。在 SOM0-SOMO 作用下, 系统总能量下降,所以自由基相互作用没有活化能。
前线轨道理论未描述过渡态本身,仅用于反应的早期,并由此过度到过渡态,有 一个连续的过程。需要注意,当 HOMO/LUMO 对称性不匹配时,要依次向下一个轨
道去找;当轨道很多,而某一个特殊轨道能量附近有很多能级时,均应考虑前线轨道; 如果分子的空间作用力大,前线轨道理论将不适合。
1.2 分子力学(MM)方法
分子力学(MM)法,以 Born-Oppenheimer 近似为基础,在只用原子核的位置变化 算出系统能量的情况下,用量子化学理论拟合力场模型, 最后在分子水平上研究相 关问题。
1.2.1 分子力学法的原理和优点
在分子力学中,一种假设被作出,即原子间在某弹力的作用下连接成分子,该力 的分子内坐标为键长、键角和二面角等,该力可分为键结原子间的相互作用力和非键 结原子间的相互作用力。为达到平衡态数值,分子构象将会调整,排布除最好的原子 核位置。在具有合理性的假设下,分子力学将富有实用性。在支持分子力学中, Born-Oppenheimer 近似是最重要的假设,该假设的物理模型是:来!自~751论-文|网www.751com.cn
(1)原子核质量是电子的 103-105 倍;
(2)原子核速度远低于电子;
(3)当原子核分布发生微小变化,电子会马上改变运动状态。 从上面可以看出,如果原子核分布确定,电子运动状态也会确定。电子的波函数
仅与原子核的位置有关,与其它条件无关。因此,在 Born-Oppenheimer 近似中,将原 子核运动和电子运动当作近似独立,进行分开处理。这样就能够只把系统中的电子能 量当作原子核坐标的函数。用薛定谔方程解出的分子性质方程(1-1)将可以分成两个方 程,分别为,电子运动方程(1-4)和原子核运动方程