有哪些化学反应是根据量子力学知识设计的?
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首先是之前有人提到的电环化反应，其实可以归于周环反应的一种。类似的还有各种各样的迁移，环加成，以及非常常见的Diels-Alder反应都属于周环反应。还有一些简单的例子，比如1,3丁二烯的加成可以用波函数的值来解释。注意节点处LUMO 的值是0，因此电子无法进入2号碳上，所以只有1,2加成和1,4加成。如图是DA反应的分子轨道。第二类是各种自由基、卡宾机理的反应，最有名的是激发态氧的反应。由MO理论，我们知道氧气在某种程度上可以看做一个自由基。反应中产生的氧即单线态氧，高浓度下两个氧分子碰撞可以发出红光。单线态的氧分子1Δg(1O2)可以将烯烃双建氧化为两个酮。如果不建立在量子力学的基础上，这个反应的历程是无法解释的。又比如单线态卡宾与三线态卡宾的转换。第三类是许多金属催化剂的制备，都考虑了轨道对称性。例如Pd的许多配合物加氢，碘与氢气反应的速率等等。碘自由基轨道对称性与不匹配，无法直接反应。有人说其实都是做出来反应再解释的，其实这就很naive了。先发现一种现象，再总结理论，最后应用理论，这是科学发展的正常过程。比如说，有一个分子车轮的工作，是今年诺奖得主Feringa的作品。典型例子如电环反应，只有用Robert Burns Woodward和Roald Hoffmann发现的轨道对称守恒规则才能理解其空间选择，是顺旋还是逆旋。在此之前，有机化学家们并不特别重视量子力学，感觉跟经验也差不多。在此之后，大家都认识到量子力学的威力了。这就是Roald Hoffmann 1981年和福井谦一一起得诺贝尔奖的原因。
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量子化学（quantum chemistry）是理论化学的一个分支学科，是应用量子力学的基本原理和方法研究化学问题的一门基础科学。研究范围包括稳定和不稳定分子的结构、性能及其结构与性能之间的关系；分子与分子之间的相互作用；分子与分子之间的相互碰撞和相互反应等问题。1993年，计算量子化学开始广泛地应用于许多水泥熟料矿物和水化产物体系的研究中，解决了很多实际问题。量子化学是理论化学的一个分支学科，是应用量子力学的基本原理和方法，研究化学问题的一门基础科学。1927年海特勒和伦敦用量子力学基本原理讨论氢分子结构问题，说明了两个氢原子能够结合成一个稳定的氢分子的原因，并且利用相当近似的计算方法，算出其结合能。由此，使人们认识到可以用量子力学原理讨论分子结构问题，从而逐渐形成了量子化学这一分支学科。
