基于電負性均衡原理方法準確計算分子中的原子電荷.pdf

1、分子中的原子電荷分布是量子化學的重要性質(zhì)，在分子模擬、力場計算以及QSAR/QSPR的研究中都是非常重要的參數(shù)。采用量子化學從頭算或密度泛函基組計算均需要耗費大量機時，對于有機大分子的電荷計算尤其如此。本文依據(jù)密度泛函理論下的電負性和電負性均衡模型，通過考察分子的化學環(huán)境和成鍵狀態(tài)，將組成原子分為不同的類型，并采用全局優(yōu)化方法，構(gòu)建新的EEM模型，以對大分子或大量分子的原子電荷分布進行準確的計算。 為了驗證我們提出的關(guān)于化學環(huán)境

2、影響不同原子的電負性和硬度價態(tài)參數(shù)值，第二章中，我們構(gòu)建了基于拆分一組合的電負性均衡方法，認為不同化學環(huán)境的同類元素原子具有不同的電負性和硬度價態(tài)參數(shù)，并以正丙醇分子為例，分別構(gòu)建兩個包含正丙醇子結(jié)構(gòu)正丙基和羥基的訓練集，采用粒子群優(yōu)化算法進行優(yōu)化得到各不同原子類型的參數(shù)值。同時對其他分子的原子電荷采用上述方法也進行了計算。 為了克服拆分—組合電負性均衡方法的一些缺陷，我們在此基礎(chǔ)上提出新的改進EEM模型。不同于第二章中將所有化

3、學環(huán)境不同的原子視作具有不同的電負性和硬度價態(tài)參數(shù)值，在第三章中，簡化為認為具有不同成鍵狀態(tài)的同類原子具有不同的參數(shù)值。通過選取141個分子，采取微分進化算法進行全局優(yōu)化以得到各不同原子類型的參數(shù)值。采用這些參數(shù)對結(jié)構(gòu)復雜的大分子進行了計算，與基本EEM模型相比，本文所提出的改進EEM模型對原子的電荷計算有明顯的改善。 雜環(huán)藥物分子和多肽分子是兩類重要的有機化合物，對其電荷的計算具有現(xiàn)實的意義。第四章選取了一些結(jié)構(gòu)較為復雜的雜環(huán)