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绪论1

第一部分 基本理论及计算方法简介6

第一章量子力学方法6

1.1 Hartree-Fock与Hartree-Fock-Roothaan方程6

Schr？dinger方程6

Born-Oppenheimer近似7

Hartree近似及自洽场方法7

原子轨道的线性组合（linear combination of atomic orbitals，LCAO）近似8

Hartree-Fock近似及Roothaan-Hall方程9

1.2电子相关模型（post Hartree-Fock理论）10

组态相互作用（configuration interaction，CI）模型10

微扰理论11

1.3密度泛函理论13

1.4基组15

原子轨道的线性组合（LCAO）15

Slater类型轨道（Slater-type orbitals，STO）基组16

Gaussian类型轨道（Gaussian-type orbitals，GTO）基组16

收缩基组（STO-nG基组）17

分裂价基组17

1.5半经验方法17

全略微分重叠（CNDO，complete neglect of differential overlap）18

间略微分重叠（INDO，intermediate neglect of differential overlap）18

忽略双电子微分重叠（NDDO，neglect of diatomic differential overlap）18

EHMO（扩展的Hückel分子轨道方法）和PPP（Pariser-Parr-People）方法18

1.6分子等值面图及性质图19

等值面图19

分子轨道（molecular orbitals）图19

电子密度（electron density）图19

电子自旋密度（electron spin density）图20

静电势（electrostatic potential）图20

电子密度映射图20

静电势映射图20

分子轨道映射图20

第二章 分子力学方法22

2.1势能函数形式22

伸缩势（E/stretchA），弯曲势（E/bendA）22

扭转势（EtorsionA）22

非键相互作用势（Enon-bonded）23

2.2力场参数23

2.3原子类型、化学键类型23

2.4常见力场类型23

第三章 分子动力学模拟25

3.1分子动力学模拟的基本流程25

3.2分子动力学模拟运动方程的求解25

运动方程25

势能函数V（rN）26

运动方程的积分算法26

初始化条件26

3.3统计系综26

NVE系综（微正则系综）27

NVT系综（正则系综）27

NPT系综（恒温恒压系综）27

NPH系综（恒焓恒压系综）27

3.4结果分析27

3.5周期性边界条件27

第四章 分子构型优化及溶剂化模型29

4.1分子构型优化29

势能面29

构型优化29

4.2溶剂化效应30

显式溶剂化模型31

隐式溶剂化模型31

参考文献32

第二部分Chem3 D软件简介33

第五章Chem3D软件设置33

1.打开菜单“File→Preferences”进行设置33

2.打开菜单“File→Model Settings”进行设置35

3.视窗（view）菜单的设置35

4.工具栏（tool bars）的设置36

5.关闭Chem3D37

第六章Chem3 D软件详解39

1.菜单和工具栏区39

2.文件菜单部分39

3.编辑40

4.视窗40

5.结构41

6.计算模块41

7.分子面模块42

8.工具栏42

9.Chem3D支持的文件格式42

10.振动模式42

第三部分 实验内容53

第七章 分子结构模型创建和优化计算53

7.1建模的三种方式53

1.分子式输入直接建模法53

2.化学键建模法54

3.利用ChemDraw二维平面图建模55

4.其他建模方式57

7.2结构处理57

1.加氢饱和价键57

2.加电简57

7.3结构调整和优化58

7.4分子结构的确定62

1.原子类型的确认62

2.分子结构的合理显示63

第八章 分子轨道计算和分析65

8.1分子轨道等值面图65

8.2总电子密度图69

8.3静电势图69

8.4静电势、分子轨道对总电子密度的映射图70

8.5电子自旋密度图71

8.6溶剂面73

第九章 势能面计算75

9.1分子的解离能量曲线75

9.2复杂分子之间的弱相互作用模拟80

9.3分子构象搜索83

9.4H3体系共线势能面的模拟84

第十章 化学反应模拟87

10.1热力学参数的计算87

10.2优化搜索过渡态91

1.过渡态猜测和优化92

2.过渡态的确认93

3.氢抽提反应93

10.3溶剂化效应95

第十一章 分子光谱模拟99

11.1红外光谱模拟99

11.2拉曼光谱模拟101

11.3紫外可见光谱模拟104

11.4核磁共振（NMR）谱模拟107

第十二章 生物大分子模拟112

12.1蛋白质和DNA的立体结构112

12.2分子对接113

12.3分子动力学模拟116

第十三章 综合实验124

1.反应物和产物分子的电子结构124

2.构象搜索与分子间长程相互作用125

3.反应途径计算126

4.光谱模拟127

5.分子动力学模拟127

附录129

附录Ⅰ绘制三维图形129

附录Ⅱ非线性拟合132

附录Ⅲ红外光谱图模拟136

书评一137

书评二138

书评三139