核磁共振波谱常数的理论计算

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核磁共振(NMR:NuclearMagneticResonance)技术是一种非常重要的实验技术,自1946年核磁共振现象发现以来,已有6人4次因为在这一领域的贡献而获得诺贝尔奖。在化学领域,核磁共振主要用于分子结构解析。核磁共振波谱常数的理论计算,是通过核磁共振进行分子结构解析,尤其是生物大分子结构解析必不可少的工具。  近二十年来,越来越多的量子化学方法应用于核磁共振屏蔽常数的理论计算。其中高精度从头算方法如CCSD(T)可以给出非常精确的屏蔽常数,但其巨大的计算量使其仅能应用于小分子体系。而计算量较小的方法精度较低,且目前测评各方法所采用的参考数据参差不齐,影响了对方法的测评。总的来说,HF方法忽略了对屏蔽常数计算非常重要的电子相关效应,MP2方法高估屏蔽常数,DFT方法普遍低估屏蔽常数。本论文的工作主要包含三个方面:  1.进行CCSD(T)方法与MP2方法计算屏蔽常数的系统研究,并提出了计算屏蔽常数的FPA-M方法:外推MP2屏蔽常数至CBS极限,并加较小基组下CCSD(T)与MP2计算屏蔽常数的差值作为高阶相关校正,以近似CCSD(T)/CBS屏蔽常数。系统的比较表明FPA-M屏蔽常数是CCSD(T)/CBS值的极好近似,可以近似作为屏蔽常数计算理论值。  2.为弥补MP2方法高估屏蔽常数而GGA泛函低估屏蔽常数的缺点,开发了计算屏蔽常数的多参数相关密度泛函方法MCCDFT-M,可以精确计算13C、15N、17O与19F屏蔽常数,且并未继承MP2与GGA泛函的缺点。  3.结合我们课题组开发的DCMB方法与XO方法,进行了蛋白分子的化学位移计算。
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