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Criegee中间体作为烯烃臭氧化过程的关键中间体,其化学反应是大气OH自由基、有机酸、硫酸以及硝酸盐等物质的重要来源,因而受到广泛的关注。目前对于较大的Criegee中间体,例如重要的生物源萜烯类化合物(如α-蒎烯、β-蒎烯、柠檬烯等)臭氧化过程产生的Criegee中间体,由于反应体系的复杂性,传统的手工寻找反应过渡态结构将十分困难,如何实现其准确并快速地搜索是大气化学理论研究的重大挑战。本文开发了过渡态结构的计算机自动搜索程序,并运用该程序理论研究了复杂的β-蒎烯Criegee中间体与水的反应。 本研究主要内容包括:⑴基于python脚本语言开发了搜索过渡态结构的程序-MCTSSP。程序主要结合了蒙特卡罗采样技术和过渡态优化方法,可以和常见的量化软件如高斯、DMol3等进行无缝连接,如直接调用高斯09软件的Berny算法优化过渡态等。程序具有编程高效简洁、搜索速度快且准确、兼容通用等优点。⑵选择大气中常见且重要的挥发性有机化合物(VOCs)的反应对MCTSSP程序进行了测试,测试体系概括为三类:OH加成反应;OH抽氢反应;其它进攻基团(如Cl,O3,NO3)的反应。测试结果表明:该程序大大简化了耗时、繁琐的手工寻找过渡态的步骤,快速、正确、且不容易发生遗漏。⑶使用MCTSSP程序,系统地研究了β-蒎烯Criegee中间体与水的反应。结果表明:相比于B3LYP泛函,M06-2X泛函更适合β-蒎烯-Criegee中间体+水反应体系的计算;β-蒎烯中间体与水的反应相比于文献中的小的中间体与水的反应能垒值要高,这是由取代基团对反应的影响造成的;在Criegee中间体与水的反应中,可以适当考虑与水团簇的反应尤其是与水二聚体分子的反应。