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近年来,氢键团簇的研究得到了飞速的发展,它的研究对于深刻理解凝聚态化学反应具有很重要的意义。氢键团簇的研究是研究团簇科学中的一个重要方向,通过对氢键团簇的深入研究,可以逐步加深对溶剂化作用、能量转移和化学反应等的认识。其中对通过氢键而形成的分子团簇的研究具有十分重要的地位,这是因为氢键不仅存在于一些重要的溶剂中,而且在生物体系中大量存在,它在很大程度上影响着物质的各种物理和化学性质。
论文主要包括以下三个部分:
(1)利用DFT方法探索了甘氨酸和甲醇团簇的微溶剂化过程。在B3LYP/6-31+G(d)水平下获得的能量在4kcal/mol以内的甘氨酸和1～6个甲醇团簇的最低能量构型,在PBE1PBE/6-311+G(d,p)水平下重新优化。计算结果表明:当溶剂分子数达到6个的时候,团簇的中性和两性离子结构将处于等能状态。这个结果也很好的吻合了色氨酸和甲醇的实验,暗示了方法是合理的和可靠的。同时,这个结果也指出九个甲醇分子不足以使一个甘氨酸分子完全溶剂化。根据计算结果推测10个甲醇分子可以使一个甘氨酸分子完全溶剂化,这也与实验结果一致。
(2)利用118nm真空紫外激光和反射式飞行时间质谱,探测和研究了乙醇和丙酮团簇的单光子电离质谱。实验得到了系列质子化的团簇离子和β碳-碳键断裂的产物,这个结果表明在真空紫外单光子电离过程中,这些单体含有β碳的中性团簇的电离和解离过程可能存在有至少两个竞争解离通道。
(3)利用真空紫外同步辐射和反射式飞行时间质谱,对乙醇、乙酸等有机分子在超音速膨胀过程中形成的氢键团簇进行单光子电离。在同步辐射真空紫外条件下,结果确认了氢键团簇中的质子转移和β碳-碳键断裂为两个竞争反应通道。同时发现β碳-碳键断裂产物的出现势要低于质子转移产物的出现势；但质子转移效率要远高于β碳-碳键断裂。