群论在化学里有哪些你喜欢的具体应用?

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别人问的是具体应用你们老是来推荐书干嘛

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1、最经典是构建苯的共轭轨道了吧这个几乎所有课都会有讲,等下介绍个如何构建两个benzyne 2+2 环加成之后的结构的共轭轨道。

2、其次分子的红外活性拉曼活性的判断,根据分子的对称性所属点群构建F和G matrices然后计算各种振动模式的力常数。

量子力学上,我知道的可以用于构建 2 spin system 的equilibrium density operator, 约化构建的矩阵,计算quantum computer里不同spin体系的quabits数量等等

3、有机合成上,C2点群的催化剂用合成isotactic的polymer而Cs点群的催化剂用于合成syndiotactic的polymer。

以上三个条目的细节考完final 慢慢补。

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1、先说C2点群的催化剂用于合成isotactic polymer吧。

上图中的Zr配合物拥有C2对称性,由于对称性产生的C2对称的空间位阻,通过pi-配键配位的取代烯烃的取代基就只能是采用一种取向(纸面外)通过 migratory insertion之后P基团迁移到了烯烃的二号位上,polymer chain growth。 此时P转移而空出来的coordination site 被另外一个烯烃pi配位,同样由于空阻影响此时取代基更favor 纸面内的朝向,由此合成出来的polymer是isotactic的。

上图中拥有Cs 对称性的催化剂,其空间位阻对于烯烃取代基的favor的朝向的影响和之前C2的就相反,合成出的polymer是拥有syndiotactic的构型的。

可以看到在设计催化剂的时候研究者肯定是运用了群论的思想的,事实上群论在催化剂设计上有很多应用,尤其是涉及到手性分子合成的催化剂。

2、Benzene及Benzyne的分子轨道构建。

看我这篇文章吧。

我们根据群论,分析计算结果发现,该气相反应中,过渡态的振动模式跟反应坐标有所耦合,可能在过渡态附近存在振动基态的共振。因为文章中的方法是一个热平均的方法,文中没有计算共振。目前我们已经制成新的PIP-NN势能面,在不久的将来我或我的小伙伴会把共振的问题解决。

这里还有一个:



不同于前便有人提到的F. A. Cotton 的无机化学用的群论,我们用到的知识在这本书里:

这位爱德加威尔森,就是诺贝尔奖得主Kenneth Wilson的老爹!他也是2013年诺贝尔化学奖得主Martin Karplus的博士导师!

后来想起来还有一本常用的书: