Nghiên cứu cấu tạo phân tử và khả năng phản ứng của dẫn xuất hydrocarbon bằng phương pháp hóa học lượng tử

• Tác giả: Trần Thị Thùy Dung
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Văn Nhiêu
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý
• Đề tài: Nghiên cứu cấu tạo phân tử và khả năng phản ứng của một số dẫn xuất hiđrocacbon bằng phương pháp hóa học lượng tử
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lí do chọn đề tài
• 0.2. Mục đích nghiên cứu
• 0.3. Đối tượng nghiên cứu
• 0.4. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 0.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Cơ sở lý thuyết hóa học lượng tử
• 1.1.1. Phương trình Schrödinger
• 1.1.2. Sự gần đúng Born – Oppenheirmer (Bon-Openhemơ)
• 1.1.3. Phương pháp biến phân
• 1.1.4. Thuyết trường tự hợp Hartree-Fork
• 1.1.5. Phương trình Roothaan
• 1.1.6. Năng lượng tương quan
• 1.1.7. Các phương pháp tính gần đúng hóa học lượng tử
• 1.1.8. Tương quan electron
• 1.1.9. Bộ hàm cơ sở
• 1.1.10. Phương pháp phiếm hàm mật độ (DFT)
• 1.1.11. Các định lý Holenburg-Kohn (HK)
• 1.1.12. Phương pháp Kohn – Sham (KS)
• 1.1.13. Sự gần đúng mật độ khoanh vùng
• 1.1.14. Một số phiếm hàm trao đổi
• 1.1.15. Một số phiếm hàm tương quan
• 1.1.16. Phương pháp hỗn hợp
• 1.1.17. Một số phương pháp DFT thường dùng
• 1.1.18. Cơ sở lý thuyết hóa học hữu cơ
• 1.1.18.1. Hiệu ứng cảm ứng
• 1.1.18.2. Hiệu ứng liên hợp
• 1.1.18.3. Hiệu ứng siêu liên hợp
• 1.1.18.4. Hiệu ứng không gian
• 1.1.18.5. Hiệu ứng ortho
• 1.1.18.6. Quy luật bán định lượng về ảnh hưởng qua lại trong phân tử - phương trình
• 1.1.19. Khả năng phản ứng của vòng benzene
• 1.1.20. Ảnh hưởng của nhóm thế sẵn có trong vòng đến phản ứng thế electrophin
• 1.1.21. Phản ứng cộng vào liên kết bội cacbon-cacbon
• 1.1.22. Khả năng phản ứng tương đối của các anken và hướng cộng hợp
• 1.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.2.2. Các hợp chất hữu cơ không no
• 1.2.3. Các hợp chất hữu cơ chứa liên kết đôi C=C
• 1.2.4. Đặc điểm của hợp chất hữu cơ thơm
• 1.2.5. Dẫn xuất halogen
• 1.2.6. Phân loại, đồng phân, danh pháp
• 1.2.7. Tính chất vật lí
• 1.2.8. Tính chất hóa học
• 1.2.9. Phương pháp nghiên cứu
• 1.2.10. Phần mềm gaussian 09 và gauss view 5
• 1.2.11. Phương pháp tính
• 1.3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 1.3.1. Lựa chọn bộ hàm và phương pháp tính
• 1.3.2. Kết quả và thảo luận
• 1.3.2.1. Benzen và dẫn xuất halogen của benzen
• 1.3.2.2. Propen và dẫn xuất halogen của propen
• 1.3.2.3. But−2−en và dẫn xuất halogen của but−2−en
• 1.3.2.4. Pent−2−en và dẫn xuất halogen của pent−2−en
• 1.3.2.5. Hex-2-en và dẫn xuất halogen của hex-2-en
• 1.3.2.6. Dẫn xuất clo
• 1.3.2.7. Dẫn xuất brom
• 1.3.2.8. Dẫn xuất iot
• 1.3.2.9. Khả năng thế của dẫn xuất halogen
• 1.3.2.10. Phương trình hồi qui năng lượng
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu cấu trúc dẫn xuất hydrocarbon

Nghiên cứu cấu trúc và phản ứng của dẫn xuất hydrocarbon là một lĩnh vực quan trọng trong hóa học lượng tử. Hóa học lượng tử cung cấp các công cụ lý thuyết để phân tích cấu trúc phân tử và khả năng phản ứng của các hợp chất hữu cơ. Việc áp dụng các phương pháp tính toán như DFT (Density Functional Theory) giúp hiểu rõ hơn về các tính chất hóa học và vật lý của các dẫn xuất hydrocarbon.

1.1. Cơ sở lý thuyết hóa học lượng tử

Hóa học lượng tử dựa trên phương trình Schrödinger, mô tả sự biến đổi trạng thái vi mô của hệ lượng tử. Phương trình này cho phép tính toán các tham số như năng lượng, cấu trúc phân tử và mật độ điện tích.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu dẫn xuất hydrocarbon

Dẫn xuất hydrocarbon có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ hóa học hữu cơ đến công nghệ vật liệu. Nghiên cứu này giúp phát triển các ứng dụng mới trong công nghiệp và đời sống.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu dẫn xuất hydrocarbon

Mặc dù hóa học lượng tử đã phát triển mạnh mẽ, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong việc nghiên cứu dẫn xuất hydrocarbon. Các vấn đề như độ chính xác của các phương pháp tính toán và khả năng dự đoán tính chất hóa học vẫn cần được giải quyết.

2.1. Độ chính xác của các phương pháp tính toán

Các phương pháp như DFT có thể không luôn cung cấp độ chính xác cao cho tất cả các loại dẫn xuất hydrocarbon. Việc lựa chọn bộ hàm và phương pháp tính toán phù hợp là rất quan trọng.

2.2. Khó khăn trong việc mô phỏng phản ứng hóa học

Mô phỏng phản ứng hóa học phức tạp đòi hỏi các phương pháp tính toán mạnh mẽ và thời gian tính toán dài. Điều này có thể gây khó khăn cho việc nghiên cứu các phản ứng trong thực tế.

III. Phương pháp nghiên cứu dẫn xuất hydrocarbon bằng hóa học lượng tử

Nghiên cứu dẫn xuất hydrocarbon thường sử dụng các phương pháp hóa học lượng tử như DFT để tính toán các tham số lượng tử. Các phần mềm như Gaussian 09 và Gauss View 5.0 được sử dụng để xây dựng cấu trúc và tính toán các tham số quan trọng.

3.1. Phương pháp DFT trong nghiên cứu

Phương pháp DFT cho phép tính toán chính xác các tính chất của dẫn xuất hydrocarbon, bao gồm độ dài liên kết, góc liên kết và năng lượng phân tử.

3.2. Sử dụng phần mềm Gaussian trong nghiên cứu

Phần mềm Gaussian cung cấp các công cụ mạnh mẽ để mô phỏng và tính toán các tham số lượng tử, giúp nghiên cứu cấu trúc và phản ứng của dẫn xuất hydrocarbon.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu dẫn xuất hydrocarbon

Nghiên cứu cấu trúc và phản ứng của dẫn xuất hydrocarbon có nhiều ứng dụng thực tiễn trong công nghiệp hóa chất, dược phẩm và vật liệu. Các kết quả nghiên cứu giúp cải thiện quy trình sản xuất và phát triển sản phẩm mới.

4.1. Ứng dụng trong ngành công nghiệp hóa chất

Các dẫn xuất hydrocarbon được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hóa chất, nhựa và nhiên liệu. Nghiên cứu này giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm thiểu chi phí.

4.2. Ứng dụng trong phát triển dược phẩm

Nghiên cứu cấu trúc và phản ứng của dẫn xuất hydrocarbon có thể dẫn đến việc phát triển các loại thuốc mới, cải thiện hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu dẫn xuất hydrocarbon

Nghiên cứu cấu trúc và phản ứng của dẫn xuất hydrocarbon bằng hóa học lượng tử đang mở ra nhiều hướng đi mới cho khoa học và công nghệ. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều phát hiện quan trọng và ứng dụng thực tiễn.

5.1. Tương lai của hóa học lượng tử trong nghiên cứu

Hóa học lượng tử sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của công nghệ tính toán hiện đại, giúp nâng cao độ chính xác và khả năng dự đoán trong nghiên cứu dẫn xuất hydrocarbon.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các phương pháp tính toán mới và ứng dụng chúng vào các hệ thống phức tạp hơn, mở rộng hiểu biết về cấu trúc và phản ứng của dẫn xuất hydrocarbon.