有哪些化學反應是根據量子力學知識設計的？

01-13

就是說只有動用量子力學才能解釋的，不是一般的置換之類的反應，是那種根據量子力學設計出來的反應

這樣的例子其實有很多。

首先是之前有人提到的電環化反應，其實可以歸於周環反應的一種。類似的還有各種各樣的 $sigma$ 遷移，環加成，以及非常常見的Diels-Alder反應都屬於周環反應。還有一些簡單的例子，比如1,3丁二烯的加成可以用波函數的值來解釋。注意節點處LUMO 的 $phi$ 值是0，因此電子無法進入2號碳上，所以只有1,2加成和1,4加成。如圖是DA反應的分子軌道

第二類是各種自由基、卡賓機理的反應，最有名的是激發態氧的反應。由MO理論，我們知道氧氣在某種程度上可以看做一個自由基。反應 $H_{2} O_{2}+ClO^{-} ightarrow O_2+H_2O+Cl^-$ 中產生的氧即單線態氧，高濃度下兩個氧分子碰撞可以發出紅光。單線態的氧分子1Δg(1O2)可以將烯烴雙建氧化為兩個酮。如果不建立在量子力學的基礎上，這個反應的歷程是無法解釋的。又比如單線態卡賓與三線態卡賓的轉換。

第三類是許多金屬催化劑的製備，都考慮了軌道對稱性。例如Pd的許多配合物加氫，碘與氫氣反應的速率等等。碘自由基軌道對稱性與 $H_2$ 不匹配，無法直接反應。

有人說其實都是做出來反應再解釋的，其實這就很naive了。先發現一種現象，再總結理論，最後應用理論，這是科學發展的正常過程。比如說，有一個分子車輪的工作，是今年諾獎得主Feringa的作品

經過設計的分子可以發生如圖所示的轉動，這就是根據量力設計的。此外其實還有不少，有空再寫。

謝邀。

典型例子如電環反應，只有用Robert Burns Woodward和Roald Hoffmann發現的軌道對稱守恆規則才能理解其空間選擇，是順旋還是逆旋。在此之前，有機化學家們並不特別重視量子力學，感覺跟經驗也差不多。在此之後，大家都認識到量子力學的威力了。這就是Roald Hoffmann 1981年和福井謙一一起得諾貝爾獎的原因。

一切化學反應都可以用量子化學和物理化學加以解釋。後者的理論基礎是統計物理學，前者的理論是量子力學（含相對論性量子力學）。

所有化學反應都是造物者用量子力學（量子化學）設計的，只不過人發現的時候未必按照這套理論。

問題和說明，有一些對不上。

題目問的是，有哪些反應是通過量子力學來設計的，而說明是有哪些反應只有動用量子力學才能解釋的。

其實從自然的角度來看，所有的化學反應，都是量子力學「設計」的，那麼很自然所有的反應都可以用量子力學來解釋。用量子力學設計的，反應當然有，只是現在的例子還有限，主要是因為它的難度比較大，很難預測很複雜的化學反應（主要我們能力還不夠）現在還並不方便推廣。但是用量子力學的方法更精確的設計某些反應，當然是一個必然的趨勢。例子，別人已經舉了，我就不多說了。。。。

量子力學終極科學

只要你想。。。。任何反應都可以用量子力學來解釋。。。

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富天化工