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对于一个双分子反应，其反应的活化能（Activation energy）受形变能（Distortion energy）和结合能（Interaction energy）共同控制。在双分子反应中，形变能和结合能模型将反应的活化能(△E++)分成两部分，一部分是形变能(△Edist++)，而另一部分则是结合能(△Eint++)。本文主要分为两部分，第一部分为结合能控制的单壁碳纳米管（SWNTs）与顺丁二烯的Diels-Alder反应，第二部分为锌参与的叠氮与炔烃化合物的1,3-偶极环加成反应选择性的理论研究。本课题主要通过对反应路径中的形变—结合能分析解释不同双分子反应的活性以及反应的选择性。 Diels-Alder反应是常用的一种对单壁碳纳米管（SWNTs）官能化的手段。本文第一部分我们对单壁碳纳米管（SWNTs）与顺丁二烯的Diels-Alder反应进行了研究。用密度泛函理论（DFT）B3-LYP的方法研究了不同直径的单壁碳纳米管（4-9,5）与顺丁二烯的Diels-Alder反应的反应活性，其中石墨烯当作为无限直径的碳纳米管模型进行了研究。计算结果表明，直径越大的单壁碳纳米管具有较高的反应活性，相反，直径越小，反应活动性越低。通过对过渡态形变-结合能作用的分析揭示其活化障碍主要是形变能控制，因为过渡态的结合能比活化能和形变能相差很大，但是对过渡态形变-结合能作用的分析并不能解释反应活性的不同。通过对反应路径上的形变能和结合能分析可以阐明的反应活性差异的成因。我们的理论计算表明，单壁碳纳米管的Diels-Alder反应的反应活性主要受相关的结合能控制。相对较低的结合能导致过渡态更早的形成，它的形变能也很低。单壁碳纳米管的直径越小，其C=C双键的弯曲度越大，所以与二烯烃反应时有较低的结合能。 本文第二部分我们用密度泛函理论（DFT）方法B3LYP与色散力校正（B3LYP-D）的方法阐明了锌介导的叠氮化物和炔烃的1,3-偶极环加成反应的选择性问题。计算结果表明，锌介导的叠氮化物和炔烃1,3-偶极环加成反应发生通过协调一致的五元环过渡态生成了1,5-取代的1,2,3-三唑产品，实验结果与Greaney报道的实验现象是一致的。实验还表明，在反应中，N-咪唑配体与锌的配位是可逆的，其区域选择性跟 N-咪唑配体的配位无关。此外，我们还研究了炔烃的取代基效应。最后，我们用反应路径上形变-结合能的分析和分子轨道理论来解释了反应1,5-区域选择性的来源。