励起分子と固体触媒の構造・振動状態・反応性に関する理論的研究

激发分子和固体催化剂的结构、振动状态和反应活性的理论研究

基本信息

批准号：
12042276
负责人：
中井浩巳
金额：
$ 2.56万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、励起分子や固体触媒の構造や振動状態、さらにそれらが引き起こす種々の化学反応を理論的手法により検討し、そのメカニズムの解明を目指した。本年度はこの目的にしたがって、(1)ab initio NO+MO法による振動励起状態の解析、(2)ソラレン化合物のDNA光付加反応に関する理論的研究、(3)分子衝突のMDシミュレーションと化学反応性の理論的予測、等の研究を行った。(1)では、これまでに我々が開発したBorn-Oppenheimer近似に基づかない理論、ab initio NO+MO法に励起状態の理論を適用し、電子励起状態だけでなく振動励起状態に関する知見を得ることに成功した。特に、振動波動関数から得られる核密度分布は、分子振動やプロトントンネリングなどの現象を、視覚的・直感的に理解するうえで有用であることがわかった。(2)では、乾癬などの皮膚病治療に用いられるソラレン化合物がDNAとどのように光付加するかを理論的に検討した。その結果、ソラレン化合物のひとつである8-MOPは、T_1状態において特異な開環構造をすることが初めて示され、それが治療効果と密接な関係があることも明らかとなった。(3)では、アンモニアクラスターイオンとアンモニアモノマーの衝突反応に対して、種々の反応条件に対してab initio MDシミュレーションを行い、その結果から衝突実験で報告されている反応断面積を理論的に見積ることに成功した。さらに、衝突サイトと反応性との関連も明らかにすることができた。

在这项研究中，我们采用理论方法来研究激发分子和固体催化剂的结构和振动状态，以及它们引起的各种化学反应，旨在阐明它们的机理。根据这个目的，今年我们将（1）从头算NO+MO方法分析振动激发态，（2）补骨脂素化合物DNA光加成反应的理论研究，（3）分子碰撞和化学反应的MD模拟我们进行了理论预测等方面的研究。在(1)中，我们将激发态理论应用于从头算NO+MO方法，该理论不基于我们迄今为止开发的玻恩-奥本海默近似，并且不仅获得了有关电子激发态的知识，还获得了有关振动的知识兴奋的国家成功了。特别是，从振动波函数获得的核密度分布对于直观地理解分子振动和质子隧道等现象非常有用。在(2)中，我们从理论上研究了用于治疗牛皮癣等皮肤病的补骨脂素化合物如何光添加到DNA上。结果首次表明补骨脂素化合物8-MOP在T_1状态下具有独特的开环结构，并揭示了这与治疗功效密切相关。在（3）中，我们在各种反应条件下对氨簇离子和氨单体之间的碰撞反应进行了从头开始的MD模拟，从结果中我们理论上估计了碰撞实验中报告的反应截面，这是非常成功的。此外，我们能够阐明撞击地点和反应性之间的关系。