反应和性质预测
计算化学的价值在于预测：预测反应如何进行、速度多快，以及分子在合成或测量之前的结构、电子和光谱性质。
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Definition
计算化学的总体目标和方法，旨在预测反应行为和分子性质，用于解释和设计。
Scope
涵盖通过过渡态和反应路径对反应机制和动力学进行计算表征，通过定量构效关系和构性关系估算分子性质和生物活性，使用连续和显式模型处理溶剂效应，以及光谱预测。将其他领域的方法应用于化学问题。
Sub-topics
Core questions
- 如何从计算中获得反应机制、能垒和速率？
- 如何从分子结构预测性质和活性？
- 如何纳入溶剂和环境效应？
- 如何计算光谱并用于解释实验？
Key theories
- 过渡态理论
- 将反应速率与势能面上的过渡态性质联系起来，提供了将计算能垒与动力学联系起来的框架。
- 构效关系
- 可以通过分子结构的特征预测分子的性质和活性，无论是通过物理计算量还是统计模型，从而实现性质驱动的设计。
Clinical relevance
通过计算预测反应性、性质和光谱，指导合成规划、催化剂和材料设计、环境归趋评估以及化学领域实验测量的解释。
History
植根于艾林（Eyring）的过渡态理论和汉斯（Hansch）的定量构效关系，计算预测随着可靠的电子结构和溶剂化方法的发展而壮大，成为化学和药物发现实验的常规伙伴。
Key figures
- Henry Eyring
- Christopher Cramer
- Donald Truhlar
- Corwin Hansch
Related topics
Seminal works
- cramer2004
- jensen2017
Frequently asked questions
- 计算对反应的预测准确性如何？
- 准确性在很大程度上取决于方法和体系；高级方法对小分子的能垒预测可能非常可靠，而大型或强关联体系则具有更大且更不可预测的不确定性。
- 计算可以预测哪些类型的性质？
- 这些包括几何结构、能量和能垒、偶极矩、酸度、氧化还原电位、溶解度、光谱和生物活性，可使用物理计算、统计模型或两者结合。