El progreso de la teoría del enlace de valencia en los últimos años

Después de implementar el método de cálculo de la teoría de los orbitales moleculares en una computadora (Gaussian70 fue diseñado por J. A. Pople), se demostró que era factible usar computadoras para resolver problemas de química cuántica. La teoría del enlace de valencia, que fue olvidada gradualmente después de la Segunda Guerra Mundial, comenzó a recuperarse lentamente y algunos químicos teóricos comenzaron a estudiar métodos para ampliar la teoría del enlace de valencia para que pudiera ser procesada por programas de computadora.

Epiotis, Shaik, Pross, Liberty, Harcourt, etc. Se ha desarrollado un método de modelo VB general para permitir el estudio de reacciones químicas, aromaticidad y antiaromaticidad, enlaces de metales de transición y otras cuestiones. También se han desarrollado Inspiration VB, QM(VB)/MM y otros métodos para abordar los efectos de las macromoléculas. y disolventes. El establecimiento de un nuevo modelo cualitativo de VB sienta las bases para el surgimiento de métodos de cálculo de VB no semiempíricos.

En 1972, W. A. ​​Goddard propuso la teoría generalizada del enlace de valencia (GVB). Utilice la función de onda VB para representar la función de onda de un sistema multielectrónico. Para combinaciones lineales de funciones de onda de prueba, los coeficientes se obtienen a partir de la ecuación de duración, teniendo en cuenta factores de simetría. GVB es un método variacional.

Balint-Kurti y Van Rensi propusieron el campo autoconsistente del enlace de valencia (VBSCF), que introdujo el método básico del campo autoconsistente de la teoría de los orbitales moleculares en la teoría del enlace de valencia. Pero a diferencia del método HF de la teoría de orbitales moleculares, VBSCF solo calcula la función de onda, al tiempo que optimiza los coeficientes de la estructura molecular y los orbitales VB para minimizar la energía. VBSCF considera la energía de correlación estática para garantizar la exactitud de la conclusión cualitativa, pero la cuantificación aún no es lo suficientemente precisa.

A principios de los años 80, este problema quedó resuelto. P. C. Hiberty de la Universidad de Paris-Sud en Francia mejoró el VBSCF basándose en el método de expansión de la función de onda MO-VB, el método semideterminante de Hiberty y el modelo teórico correspondiente, CASVB, estableció el enlace de valencia orbital respiratorio (BOVB) y aprobó el libertad de movimiento El grado de correlación cinética introducido permite que el método alcance una precisión cuantitativa satisfactoria. Aunque BOVB es difícil de converger y enlazar cruzadamente, sigue siendo una teoría en la teoría del enlace de valencia que es verdaderamente comparable al método de campo autoconsistente de Hartree-Fock en la teoría de orbitales moleculares, y es un hito en el desarrollo de la teoría del enlace de valencia. .

Después de eso, de manera similar al proceso de desarrollo del método de campo autoconsistente después de la teoría de orbitales moleculares, aparecieron varias teorías mejoradas de BOVB. Al mismo tiempo, dado que la teoría del enlace de valencia ya tiene una precisión considerable, es posible abordar los espinosos problemas de la teoría de los orbitales moleculares desde una nueva perspectiva.

El punto de vista más básico de VB y MO es la combinación de órbitas, y las órbitas se combinan en configuraciones. Mo no puede darle una explicación intuitiva, pero VB puede entenderse como un enlace. Sin embargo, combinaciones de configuraciones pueden converger hacia una verdadera función de onda. Las configuraciones de los MO utilizados para la combinación son en su mayoría difíciles de analizar y es difícil explicar intuitivamente los efectos relacionados con la configuración. Las configuraciones utilizadas por VB para la combinación son tipos fácilmente comprensibles, como las funciones de onda de aniones y cationes, formas clásicas de enlace de valencia, radicales libres, etc. Su combinación puede entenderse como * * * vibración. Teóricamente, la combinación de todas las configuraciones: casscf (campo autoconsistente en el espacio completamente activo) de MO y CASVB de VB es la función de onda real. Esto demuestra que MO y VB en realidad tienden al mismo límite, pero utilizan diferentes métodos de aproximación y tienen diferentes características. Es absurdo decir dogmáticamente que la teoría del enlace de valencia es sólo una teoría cualitativa fácil de entender para los químicos.

La teoría de orbitales moleculares es buena para abordar problemas de estructura molecular y diseñar simetría orbital, mientras que la teoría moderna del enlace de valencia muestra su mecanismo de reacción y la altura de la barrera de energía de reacción manteniendo las características tradicionales fáciles de entender. A través del diagrama de correlación de estados VB, la barrera energética de la reacción SN2 solo está relacionada con el potencial de ionización del nucleófilo y la afinidad electrónica del sustrato, mientras que la barrera energética de la reacción de radicales libres solo está relacionada con el triplete de ruptura de enlaces. y estados singlete Está relacionado con la diferencia de energía, que es fácil de entender y calcular, pero no se puede explicar y debe lograrse. Hiberty y S. Shaik de la Universidad Hebrea de Israel dieron la siguiente información sobre la naturaleza, aromaticidad y antiaromaticidad del yugo * * * (el anillo de benceno sustituido por un grupo alquilo en la molécula de Siegel exhibe la estructura y propiedades del ciclohexeno) Explique , no esperes demasiado.