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退休教师何鼎胜的概念密度函数对萃取络合反应的研究成果在JPCA上发表

发布日期:2014年05月03日 10:42

通过理论方法预测两种反应物发生亲电或亲核反应的位点不仅有理论意义而且有重大实用意义。若能可靠地预测出反应物不同位点反应活性的高低和选择性,由此论证主反应和副反应发生的可行性对反应路线的设计有重要的指导作用并可防止化工生产中不必要的浪费。理论上预测反应位点可靠的方法是从头算动力学模拟,但该法计算成本过高。另一种计算方法是基于过渡态理论进行计算,对于多原子体系过渡态难找且计算复杂繁琐,很难用于实际问题的分析。威尼斯人官网何鼎胜教授课题组运用国际上提出的Conceptual Density Functional Theory,对课题组一个湿法冶金的实际分离反应进行量化计算研究,利用反应物自身性质对反应位点的反应可行性和选择性进行预测,直接指出不同位点发生反应的难易,成功地完成了对实际分离反应的预测,该预测和课题组的实验结果完全吻合。在Journal of Physical Chemistry A上发表的论文“Impact of Lewis Base on Chemical Reactivity and Separation Efficiency for Hydrated Fourth-Row Transition Metal (II) Complexes: An ONIOM DFT/MM Study”即是该课题组的研究成果。文章使用量子力学和分子力学(QM/MM)相结合的双层ONIOM方法成功地研究了M(H2O)2A2配合物的结构特征(M代表第四周期过渡金属,A-代表路易斯碱)。该文章于2014年4月11日正式发表。

研究人员使用NBO、AIMALL分析方法、前线轨道理论、概念密度函数DFT有关概念,发现M(H2O)2A2复合物的活性集中在体系的金属中心,且二元描述符不仅可以描述反应的选择性还获得了文献上未提到的二元描述符也能描述亲核试剂向配合物中金属离子的进攻方向。在第四周期过渡金属M(H2O)2A2配合物中,亲核试剂R向M进攻的选择性顺序由大到小是Cu(II)> Ni(II)> Co(II)> Fe(II)>>Mn(II)> Zn(II)> Cr(II)。路易斯碱A- 改变了体系的反应途径且形成了具有更高反键特征以及很大能带隙的中间体,从而提高了体系的化学反应活性和选择性。该研究探索了路易斯碱对第4周期过渡金属与二齿配位体之间反应活性和选择性的影响,并且提供了一种仅基于研究反应物和中间体就能预测产物反应活性和选择性的思路。

该研究的成功体现了计算化学方法在解释实验中各种化学现象、分析实验结果、预测反应方向和验证化学理论的重要作用。

何鼎胜教授是1979年9月进入华南理工大学研究生班学习,专业是配合物化学,研究方向是液膜分离和溶剂萃取,1982年底获硕士学位,同年底分配在湖南师范大学化学系无机化学教研室工作,2006年下半年退休。何鼎胜教授退休后,考虑到不再指导研究生、没有了实验室和科研经费的实际情况,将研究方向转移到只需借助计算机便可在家里完成研究的计算化学研究领域,通过计算解释以前的实验结论,从中探索计算化学对实验化学的指导方法,从2006年退休至今,已发表SCI收录论文6篇。

文章链接为:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp500447m

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