芳烴類燃燒反應(yīng)動力學(xué)與人工酶催化機(jī)理的理論研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，各類學(xué)科中的大型實(shí)驗(yàn)，急需結(jié)合計(jì)算機(jī)算力和量子理論知識，近似求解理論數(shù)值來支撐和豐富實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，并以此挖掘大量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的原理與機(jī)制，這對揭示化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)具有重要意義。本論文選取兩個廣泛關(guān)注體系（芳烴類燃燒與人工酶催化）進(jìn)行基礎(chǔ)型研究，具體研究內(nèi)容和取得的結(jié)果如下:
　　(1)芳烴類燃燒反應(yīng)動力學(xué)的理論研究。本部分工作運(yùn)用SS-QRRK和隧穿效應(yīng)等理論計(jì)算方法，探討了苯和氫自由基/鄰二甲苯和羥基自由

2、基兩個基元反應(yīng)體系，精確求解了提取和加成反應(yīng)隨溫度(220K-3000K)和壓力(500atm-10torr)變化的速率常數(shù)，以期望獲得真實(shí)實(shí)驗(yàn)條件下寬范圍的反應(yīng)速率常數(shù)。在苯和氫自由基體系中，結(jié)果表明反應(yīng)中出現(xiàn)負(fù)溫度效應(yīng)是由提取和加成反應(yīng)的競爭關(guān)系引起的，壓力越小導(dǎo)致負(fù)溫度效應(yīng)出現(xiàn)的溫度越低，且使該區(qū)域內(nèi)的速率常數(shù)隨壓力變化的效果越加明顯。此外，在氦氣、氫氣、氬氣三種載氣環(huán)境下，中高溫區(qū)的反應(yīng)速率有1-2倍的差別，這與單分子反應(yīng)的載氣

3、碰撞效率有關(guān)。同時(shí)，在超低壓(1-10torr)環(huán)境中，同位素效應(yīng)的變化極其敏感，這是由于苯上氫原子被氘代之后，其反應(yīng)速率常數(shù)對于壓力變化的敏感性比未氘代的苯分子低所導(dǎo)致的。在鄰二甲苯和羥基自由基的體系中，發(fā)現(xiàn)在低能壘或無能壘反應(yīng)中，考慮復(fù)合物精確體系中隧穿效應(yīng)的計(jì)算。這項(xiàng)研究有助于進(jìn)一步的理解芳香化合物在燃燒中經(jīng)歷的化學(xué)過程，并從機(jī)理層面挖掘出提高燃燒效率和減少污染排放的有效改善方法，以此來推動我國發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)燃燒研究發(fā)展，對支撐國家在

4、發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新研究具有重要意義。
　　(2)含銠的人工酶催化機(jī)理的理論研究。本部分工作是以含銠的生物素-鏈霉親和素類人工金屬酶為研究對象，通過對兩種突變蛋白S112H Sav和K121H Sav進(jìn)行動力學(xué)模擬獲得反應(yīng)活性中心的簇模型，探討亞胺還原體系反應(yīng)中的對映選擇性等問題。計(jì)算結(jié)果表明了亞胺分子進(jìn)入S112HSav和K121H Sav時(shí)各有四種結(jié)合模式。通過分析對比各個結(jié)合模式的決速步能壘得到S112H Sav和K121H