Computational Modeling for Homogeneous and Enzymatic Catalysis pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Morokuma, Keiji (EDT)/ Musaev, Djamaladdin G. (EDT)

出品人:

页数:398

译者:

出版时间:2008-3

价格:2085.00 元

装帧:

isbn号码:9783527318438

丛书系列:

图书标签:

Computational Chemistry
Catalysis
Homogeneous Catalysis
Enzymatic Catalysis
Modeling
Simulation
Density Functional Theory
Quantum Chemistry
Reaction Mechanisms
Computational Methods

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具体描述

Here, the world's most active and productive computational scientists from academia and industry present established, effective and powerful tools for understanding catalysts. With its broad scope -- nitrogen fixation, polymerization, C-H bond activation, oxidations, biocatalysis and much more -- this book represents an extensive knowledge base for designing efficient catalysts, allowing readers to improve the performance of their own catalysts.

好的，这是一份关于《计算建模在均相与酶催化中的应用》的图书简介，详细阐述了该领域的核心内容，并避免了提及您原先提供的书名： --- 书名：计算催化：从第一性原理到反应工程图书简介本书深入探讨了现代计算化学和分子模拟技术在理解和设计均相催化反应与酶催化过程中的核心作用。面对化学工业对高效、选择性和环境友好型催化剂日益增长的需求，传统的实验方法往往面临探索空间巨大和机制解析困难的挑战。本书旨在提供一个全面的理论框架和实践指南，利用先进的计算工具来揭示分子层面的反应机理，预测催化剂性能，并指导新材料的理性设计。全书结构紧凑，内容循序渐进，首先奠定了理解计算催化的理论基础，随后系统地介绍了针对均相和酶催化系统的具体建模方法与应用案例。第一部分：计算催化的基础与理论框架本部分为理解后续复杂模型的基石。我们从量子化学的基础原理出发，详细介绍了密度泛函理论（DFT）在描述化学键、过渡态和电子结构方面的应用。重点讨论了如何在实际体系中选择合适的泛函、处理相对论效应以及精确计算反应能量和能垒。此外，本书还涵盖了经典分子力学（MM）和分子动力学（MD）模拟的原理，尤其强调了如何构建高精度的力场（Force Fields）以准确模拟溶剂效应和温度依赖的动力学过程。对于催化体系，精确的能量分解分析（Energy Decomposition Analysis）方法被引入，用以量化不同组分（如金属中心、配体、基底）之间的相互作用，这对于理解催化活性的来源至关重要。第二部分：均相催化体系的计算建模均相催化，特别是过渡金属催化，是现代有机合成的核心。本部分专注于如何将计算工具应用于解析这些体系的复杂循环。我们详细剖析了常见的催化循环步骤，包括氧化加成、还原消除、插入和异构化等，并展示了如何通过计算确定决定反应速率的关键限速步骤（Rate-Determining Step, RDS）。书中重点介绍了如何利用自由能微扰（Free Energy Perturbation, FEP）和热力学积分（Thermodynamic Integration, TI）方法来计算溶液中反应的真实自由能变化。针对配体设计，我们探讨了如何通过计算描述配体电子效应和空间位阻对中心金属活性的调控，例如使用反应能量学指标（Reaction Energetics Descriptors）来筛选潜在的高效配体。此外，对于涉及多金属中心或团簇的催化过程，如何运用Periodic DFT和ONIOM（Our Own N-layered Integrated Molecular Orbital/Molecular Mechanics）方法进行有效的模型简化和计算加速被详细阐述。第三部分：酶催化的原子尺度模拟酶催化因其极高的活性和选择性而备受关注。本部分将计算方法聚焦于生物大分子的复杂环境。我们首先回顾了酶活性位点的结构特征和催化机制（如酸碱催化、共价催化）。关键内容在于如何处理酶活性位点的量子化学性质（QM）与周围蛋白质环境（MM）的耦合问题。本书深入介绍了QM/MM方法的实施细节，包括如何设置清晰的边界条件和电荷分配方案，以确保对反应中心的高精度描述而不至于牺牲对整个系统的模拟能力。书中探讨了酶催化中的量子隧穿效应（Quantum Tunneling）对反应速率的贡献，以及如何通过路线搜索算法（Pathway Searching Algorithms）和准谐波近似（Quasi-Harmonic Approximation）来描绘酶促反应的完整自由能面。此外，我们还讨论了如何结合分子动力学模拟来研究酶的柔性、底物识别过程以及温度或pH变化对酶稳定性和催化效率的影响，特别是对于工业生物催化应用中酶的稳定性优化至关重要。第四部分：从机理到工程的桥梁——反应动力学与过程模拟计算化学的终极目标是将分子尺度的洞察转化为宏观的工程应用。本部分致力于搭建理论与实际生产之间的桥梁。我们讲解了如何利用计算得到的反应网络（Potential Energy Surface, PES）结合过渡态理论（Transition State Theory, TST）和微观动力学（Microkinetic Modeling）来构建完整的反应网络模型。书中详细介绍了如何集成这些微观数据，预测宏观反应速率常数、选择性，并分析反应过程中可能出现的副反应路径。对于多相催化剂的设计和表征，我们也引入了如何利用DFT计算预测催化剂表面的吸附能、表面重构以及毒化位点的形成，从而指导催化剂的筛选与优化。面向读者本书适合化学、化学工程、材料科学以及生物化学领域的研究人员、博士后和高年级本科生。它不仅是理论学习的参考书，也是指导实际计算项目的操作手册，旨在使读者能够熟练运用前沿计算工具解决均相和酶催化领域中最具挑战性的科学问题。通过本书的学习，读者将能够自信地设计出更有效率、更具可持续性的催化过程。