量子化学

• 如何判断化学键的生成与断裂

  化学键主要包括共价键、离子键、金属键和氢键等，其中共价键的生成与断裂在有机和无机反应中最为常见。键的生成通常表现为原子间距离缩短、共享电子密度增加、体系能量降低；断裂则相反，键长延长、电子密度减少、需要吸收能量（键解离能，Bond Dissociation Energy, BDE）。判断键的变化不是简单的“有”或“无”，而是一个连续过程，需要多维度指标综合分析。 在反应中，键的断裂和生成往往协同发

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  23小时前

  量子化学
• 【JACS】大连化物所周永贵/陈木旺团队：Pd催化自串联氢解/氢化反应构建多手性中心六氢β-咔啉

  多手性中心的吲哚啉/β-咔啉骨架广泛存在于天然产物和药物分子中，但其合成通常依赖多步反应逐步构建，效率较低。近年来，自串联催化因能够在单一催化剂作用下实现多个机理不同的反应步骤，避免中间体分离，被认为是提高合成效率的重要策略。然而：不对称自串联催化仍然发展有限；多反应过程之间的兼容性与选择性控制困难因此，发展新的不对称自串联催化体系具有重要意义。 研究背景 作者的核心设想是： 👉 利用同一种活性物

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  05/14 17:37

  量子化学
• JACS浙江大学肖成梁＆南华大学殷祥标超分子镭捕获策略：冠醚–硫酸根协同构筑阴离子锆基MOF实现Ra

  核燃料循环过程中产生的大量铀矿尾矿会持续释放放射性核素，其中 ²²⁶Ra²⁺（镭离子） 是最具环境风险的核素之一。该同位素具有 1600 年的半衰期，同时具有较强的 α 放射性会对生态系统和人体健康构成严重威胁。 镭离子的化学性质与 Ca²⁺ 十分相似，因此容易在生物体中富集并进入骨骼系统，这进一步加剧了其毒性风险。 目前常见的处理方法包括：沸石、离子交换树脂及金属氧化物吸附剂，但这些材料普遍存在

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  05/12 16:27

  量子化学
• 如何使用Gaussian计算键解离能

  键解离能是指将分子中的一个化学键断裂成两个自由基所需的能量，通常以kcal/mol或kJ/mol为单位。它反映了键的稳定性：BDE越高，键越难断裂。 在实际应用中，BDE常用于： 预测反应活性（如自由基反应）。 评估抗氧化剂的效能（例如，酚类化合物的O-H键BDE）。 设计新型材料（如高分子聚合物的稳定性）。 传统实验测量BDE耗时费力，而计算方法如Gaussian可以快速提供可靠数据。当然，计算

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  05/08 09:48

  量子化学
• 计算氢电极模型（Computational Hydrogen Electrode, CHE）

  计算氢电极模型（CHE）是电催化理论计算的基石模型，由丹麦科学家 Jens K. Nørskov 团队于 2004 年提出，2010 年正式命名。它巧妙解决了直接计算溶液中质子 (H⁺) 和电子 (e⁻) 能量的难题，使基于密度泛函理论 (DFT) 的电催化反应热力学计算成为可能，目前已成为 HER、OER、ORR、CO₂RR 等领域的标准计算方法。 一、核心原理 利用标准氢电极 (SHE) 的热

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  04/28 10:10

  量子化学
• 电荷转移态

  01电荷转移 电荷转移（Charge Transfer, CT）是电子在给体（Donor）与受体（Acceptor）单元间重新分布的过程。依据载流子空间分布的特性，电荷转移可分为局域型（Localized）与非局域型（Delocalized）。局域电荷转移通常局限于相邻原子或特定官能团之间，而非局域电荷转移则涉及分子体系内部的长程电荷转移，常表现为电子在多中心间的跃迁。 在分子体系的发光机制中，电

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  04/24 11:14

  量子计算 量子化学
• 晶体轨道哈密顿布居（COHP）与化学键

  晶体轨道哈密顿布居（Crystal Orbital Hamilton Population，简称COHP）是一种广泛应用于固体化学和材料科学中的量子化学分析方法。它能够从密度泛函理论（DFT）等电子结构计算结果中，直接提取原子间成键、反成键和非成键相互作用的信息，并以能量分辨的方式可视化呈现。COHP的核心思想是将晶体轨道的哈密顿矩阵元素（H_μν）加权到态密度上，从而将带结构能量按化学键类型进行

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  04/15 17:03

  量子化学
• 什么是重组能？

  重组能是基于Marcus理论计算电子转移速率的关键的参数，具体可分为内重组能和外重组能。 其中内重组能主要衡量电子态改变后因几何结构变化导致的能量变化（例如:激发态回到基态的重组能），外重组能则对应将周围环境分子重新极化所需要的能量。以激发态和基态间的重组能为例，通过四点法计算重组能。 如图横坐标代表分子坐标，纵坐标代表能量，则激发态和基态的势能面如上图两条曲线所示。由重组能的定义，我们可以知道基

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  04/11 10:26

  量子化学
• 荧光（Fluorescence）

  荧光（Fluorescence）是一种光致发光的物理现象。其核心原理是物质分子吸收高能量的光子后，电子发生能级跃迁，随后在极短时间内释放出低能量光子的过程。 荧光产生的三个阶段 激发（Excitation）： 当分子受到外来光源（如紫外线或蓝光）照射时，分子中的电子吸收能量，从能量较低的基态（S0）跃迁到能量较高的激发态（S1或S2，或者更高能级）。 非辐射跃迁（Non-radiative tra

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  04/10 17:03

  量子化学 光学模块
• Gaussian同时计算多个单重态和三重态

  在量子化学尤其是激发态计算里，单重态（Singlet）和三重态（Triplet）是两个最核心的概念，很多OLED/TADF材料、磷光材料、光催化等研究都绕不开它们。下面我直接给你最实用的干货，重点讲清楚Gaussian里如何用一个任务同时算出3个单重态和3个三重态。 单重态 vs 三重态 单重态（S，Singlet）：总自旋S=0，多重度2S+1=1。两个电子自旋相反（↑↓），总自旋为0。最常见的

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  04/08 14:26

  量子化学
• Inorg. Chem.聚合物中的金(I)磷光中心：一种高效深蓝发光材料的构建思路

  研究背景 深蓝色磷光材料长期被视为 OLED 与有机光电领域中的难点。一方面，高能量蓝光激子更容易通过非辐射路径失活，导致量子效率难以提升；另一方面，能够有效增强自旋–轨道耦合（SOC）的重金属中心，往往又会引入显著的电荷转移（CT）特征，从而造成发射红移或色纯度下降。 因此，在深蓝磷光材料设计中，始终存在一个核心矛盾： 如何在保持高发射能量（深蓝）的同时，实现高磷光效率与材料稳定性？ 该工作给出

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  04/01 17:00

  量子化学
• Gaussian中溶剂模型的设置及计算

  Gaussian主要支持隐式溶剂模型，把溶剂看成连续介质（介电常数ε），溶质放在一个空腔里。 主流模型对比： IEFPCM / PCM（默认）：积分方程形式，腔体由重叠球构成，适合几何优化、频率计算、激发态。默认使用UFF半径×1.1。 SMD（强烈推荐）：Truhlar小组开发，包含非静电项（色散、氢键、空化），在多数体系中对ΔG预测最可靠。 CPCM：导体型变体，通常与IEFPCM精度接近，但

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  04/01 16:17

  SMD DFT
• 手性磷酸催化烯烃的不对称转移氢化实现固有手性八元氮杂环动态拆分

   研究背景 固有手性分子（尤其是中环化合物）因具有刚性三维结构，在不对称催化中展现出潜在应用价值却长期被忽视。含氮八元环广泛存在于天然产物、生物活性分子和功能材料中，当这类分子缺乏手性碳等传统手性单元，但环上富$sp^2$碳时，会形成稳定的鞍形构象从而表现出固有手性。目前这类固有手性八元氮杂环的对映选择性合成仍面临挑战，虽已有不对称成环、动力学拆分（KR）/动态动力学拆分（DKR）等方法，但针对1

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  03/28 16:12

  DFT 量子化学
• 自由基对接-迁移串联实现顺式二氟甲基杂环芳烃脱芳构化

  Chem. Sci. 上海交通大学、苏州大学朱晨、陈向洋 脱芳构化反应研究虽取得显著进展，但制备热力学不稳定的1,2-顺式产物的无环化脱芳构化难题尚未解决。本文提出一种通过自由基对接-迁移串联实现的无环化顺式选择性脱芳构化新方法，该反应在温和光化学条件下进行，可同时将-CF2H和杂环引入二氢吲哚骨架，兼容多种官能团化吲哚，也适用于苯并噻吩、呋喃、噻吩及部分多环芳烃的脱芳构化。该方法无需光敏剂，选择

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  03/27 14:18

  DFT 量子化学
• 通过直接 1,8-加成添加于原位形成的 8-甲基烯烃-2（8H）-烷基烯烃，进行轴性手性四取代亚烯的

  作者：青岛大学李文军、赵立兴，南方科技大学李鹏飞等 研究背景 炔丙醇是合成化学中多功能的构建模块，可通过手性磷酸（CPA）催化α-官能化炔丙醇（α-FPAs）脱水，原位生成缺电子受体并实现不对称加成。β-萘酚作为重要合成骨架，可作为辅助基团引入α-FPAs，此前研究中α-(2-羟基萘-8-基)炔丙醇能在CPA催化下原位生成炔基-8-亚甲基萘-2(8H)-酮并发生1,6-加成，但炔基官能团的反应潜力

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  03/26 11:33

  量子化学
• 选择性光氧化C(sp³)−H键制醛/酮

  研究背景 有机烃类C(sp³)−H键的选择性氧化制含氧化学品是化工和有机合成的重要反应，尤其是高附加值醛类，广泛应用于香料、增塑剂、染料、阻燃剂和医药领域。但该反应面临两大核心难题，一是C(sp³)−H键键能较高（70-130 kcal mol⁻¹），且三线态O₂存在自旋翻转限制，难以直接活化。二是醛类热力学和动力学上易被过度氧化为羧酸、CO或CO₂。 传统氧化方法需化学计量的强氧化剂（高价金属盐

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  03/24 15:48

  量子化学 计算设备
• 利用 Mn(IV)/Mn(III) 双激发配合物实现发散性光诱导不对称转化

  厦门大学龚磊/林玉妹团队 JACS：利用 Mn(IV)/Mn(III) 双激发配合物实现发散性光诱导不对称转化 在现代合成化学领域，开发高效、可持续且具有高立体选择性的催化体系是核心目标之一。随着光氧化还原催化（Photoredox Catalysis）技术的飞速发展，科学家们已经能够利用可见光驱动许多传统热化学难以实现的转化。然而，长期以来该领域过度依赖于铱（Ir）、钌（Ru）等稀有且昂贵的贵金

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  03/24 13:20

  电子 量子化学
• ACS Catal. 前沿：十钨酸盐与钯协同双催化体系实现 C-H 键直接烯丙基化与二烯基化

  研究背景 资源背景：丙二烯及其异构体丙炔是石油蒸汽裂解过程中的副产物，年产量约25万吨 。目前工业上主要将其作为焊接气体燃烧，缺乏高附加值的利用途径 。 科学挑战：丙二烯作为最简单的全烯，具有巨大的合成潜力。作者希望通过现代催化手段，将其转化为高价值的合成砌块 。 改进目标：作者前期工作使用了二氢吡啶（DHP）作为自由基前体，但会产生等当量的吡啶副产物，原子经济性较低 。该研究旨在通过氢原子转移（

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  03/21 08:53

  量子化学 电化学
• Organic Letters南京林业大学蔡灵超团队:利用光催化自由基级联策略构筑 γ-氨基膦酸酯

  研究背景 γ-氨基膦酸酯是一类在医药化学和生物有机化学中极具价值的结构单元，常被视为天然氨基酸或肽键的等排体，能够显著提升分子的代谢稳定性与生物活性。因此，高效、模块化地构建 γ-aminophosphonate 骨架，一直是合成化学中的重要课题。 然而，传统合成策略通常存在以下局限： 步骤冗长：往往需要先构建碳骨架，再引入膦基和氨基； 条件苛刻：依赖强碱、强亲核试剂或金属有机试剂； 结构扩展性有

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  03/20 15:30

  AI 量子化学
• Gaussian如何计算垂直激发能

  垂直激发能（Vertical Excitation Energy，简称VEE）是指分子在基态（Ground State，通常记为S0）的几何结构下，从基态跃迁到激发态（Excited State，如S1、S2等）的能量差。根据Franck-Condon原理，电子跃迁发生在极短时间内（~10^-15秒），分子核坐标几乎不变，因此计算时不需优化激发态几何，而是直接在基态几何上计算能量差。这在光谱学、荧

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  03/14 12:40

  量子化学

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