气相中W~+活化CO_2分解的自旋禁阻反应机理

用密度泛函理论中的UB3LYP方法,对W采用相对论校正赝势基组(SDD),对C、O采用6-311+G(3d)基组,研究了气相中不同自旋态W+活化CO2分解的反应机理.计算结果表明,W+活化CO2分解反应以六重态进入反应通道,经过六重态势能面到四重态势能面的系间窜越(ISC),最后产物WO+和CO以四重态离开反应通道.运用Harvey方法优化出最低能量交叉点(MECP),并计算了MECP处的自旋-轨道耦合(SOC)常数(494.95cm-1),势能面的交叉和在MECP处较强的自旋-轨道耦合作用降低了自旋禁阻反应能垒,为反应提供了一条低能反应路径,反应总放热量为122.33kJ.mol-1.     

气相中W+活化CO2分解的自旋禁阻反应机理

用密度泛函理论中的UB3LYP方法, 对W采用相对论校正赝势基组(SDD), 对C、O采用6-311+G(3d)基组, 研究了气相中不同自旋态W+活化CO2分解的反应机理. 计算结果表明, W+活化CO2分解反应以六重态进入反应通道, 经过六重态势能面到四重态势能面的系间窜越(ISC),最后产物WO+和CO以四重态离开反应通道. 运用Harvey方法优化出最低能量交叉点(MECP), 并计算了MECP处的自旋-轨道耦合(SOC)常数(494.95 cm-1), 势能面的交叉和在MECP处较强的自旋-轨道耦合作用降低了自旋禁阻反应能垒, 为反应提供了一条低能反应路径, 反应总放热量为122.33 kJ·mol-1.     

OH与TCE和PCE加成中间体消除反应的机理

用从头计算法在UHF/6-31G水平研究了羟基自由基与三氯乙烯和四氯乙烯形成的加成中间体的消除反应,通过振动分析确认了过渡态,计算了内禀反应坐标(IRC).研究表明,该反应消除一个氯化氢分子,形成具有平面构型的另一个中间体,反应活化势垒较低,分别为79.84kJ mol-1和62.68kJ mol-1,且二者反应在常温常压下是熵增、放热、吉布斯自由能ΔGΘ<Ο,具有较大自发趋势的过程。     

六甲基二硅烷催化裂解的理论计算

采用密度泛函(DFT)及二级微扰理论(MP2)对六甲基二硅烷的催化裂解过程进行了计算.结果显示,该反应分三步进行,各步的能垒分别为144.9、77.4及214.9 kJ·mol-1,决定反应速度的是第三步.总反应是放热的,其中各步的焓变分别为22.4、-237.6、-127.6 kJ·Mol-1,反应的标准吉布斯自由能变为-348.7 kJ·mol-1,平衡常数为1.221×1061,在常温及常压下有较大的裂解倾向,理论产率比较高,计算结果与实验结果一致.     

CH3F与C2H3反应机理的理论研究

采用密度泛函B3LYP/6-311G(d,p)方法对CH3F与C2H3的反应体系进行了理论研究,获得了反应的势能面信息及可能的微观机理.在QCISD(T)/6-311++G(d,p)水平上精确计算了各反应物种的单点能.结果表明,除抽提氢反应外,标题反应还存在抽提氟(R1)、消氟化氢(R2)、消氢(R3)和自由基形成(R4)四类反应.在QCISD(T)/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-311G(d,p)水平上,R1,R2,R3和R4反应的能垒分别是163.9,152.2,209.8和224.2kJ·mol-1,相应反应能为-56.6,-164.3,-2.7和-156.0kJ·mol-1,所有反应均放热,为热力学允许的反应.     

一种非血红素四氮杂轮烯配合物[Fe(Ⅲ)TMTAA]催化过氧化氢歧化反应机理的理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法计算了一种非血红素四氮杂轮烯配合物[Fe(Ⅲ)TMTAA]催化H2O2歧化的反应机理.对二重态、四重态和六重态势能面上各驻点进行了全优化,发现反应易于沿四重态势能面发生.整个反应分两阶段进行,第一阶段通过氧氧均裂形成中间体IM6和第一个水,第二阶段经两次氢转移形成第二个水.反应决速步骤为O—O均裂步骤,能垒为63.9kJ·mol-1,相对于自由H2O2均裂所需能垒226.7kJ·mol-1有较大的降低.这表明标题配合物可有效地降低标题反应的能垒,有可能作为一种潜在的过氧化氢仿酶.     

气相VO（∑＋）与CH3OH（1^A′）分子自旋禁阻反应C—H，O—H键活化机理的理论研究

采用密度泛函理论（DFT）B3LYP与cCsD方法研究了二重态和四重态势能面自旋禁阻反应VO（∑’）活化cH30H（1^A′）分子c—H,0—H键的微观机理．通过自旋一轨道耦合的计算讨论了势能面交叉点和可能的自旋翻转过程．在MEcP处,四重态和二重态问的旋轨耦合常数为131．14cm^-1．自旋多重度发生改变,从四重态系间穿越到二重态势能面形成中间体2^IM1,导致反应势能面的势垒明显降低．     

Ti^＋离子和C2H4分子自旋禁阻反应中C—H键活化机理的理论研究

用密度泛函B3LYP方法,研究了二重态和四重态势能面自旋禁阻反应Ti^＋（^4F,3d^24s^1）＋C2H4→TiC2H2^＋（^2A2）＋H2的微观机理．通过自旋．轨道耦合的计算讨论了势能面交叉点和可能的自旋翻转过程．中间体IM1-^4B2处,四重态和二重态间的旋-轨耦合值为59．3cm^-1．自旋多重度必将发生变化,从四重态系间穿越到二重态势能面形成共价型复合物IM1-^2A1,同时导致四重态势能面的势垒明显降低．到插入中间体IM2后,二重态势能面上有两条不同的反应路径,即分步和协同路径,后者在二重态势能面上得到放热产物TiC2H2^＋（^2A2）＋H2具有较低的活化势垒,4．52kcal／mol,其主反应路径为：Ti^＋＋C2H4→^4IC→IM1—^4B2→4.2ISC→IM1—^2A1→[^2TSins]→IM2-^2A”→[^2TSMCTS]→IM5→TiC2H2^＋（^2A2）＋H2．     

自由基HO2与C2H2反应势能面的理论研究

应用量子化学从头计算和密度泛函理论(DFT)对HO2+C2H2反应体系的反应机理进行了研究.在B3LYP/6-311G**和CCSD(T)/6-311G**水平上计算了HO2+ C2H2反应的二重态反应势能面.计算结果表明,主要反应方式为自由基HO2的H原子和C2H2分子中的C原子结合,经过一系列异构化,最后分解得到主要产物P1 (CH2O+ HCO).此反应是放热反应,化学反应热为-321.99 kJ·mol-1.次要产物为P2 (CO2 +CH3),也是放热反应.     

H CH_2CO反应机理的G2计算

分别在UQCISD/6-311G(d,p)和G2理论计算水平上,对CH2CO和H反应可能存在的四条反应通道进行了研究,详细分析了每个通道的反应机理;通过振动分析的虚频数和内禀反应坐标(IRC)计算,确认了反应涉及的每一个过渡态.通过反应位能剖面的比较,发现经过一个中间体生成CH3 CO的一条途径是主反应通道,该通道是个放热反应,总焓变为-146.07kJ·mol-1,速控步骤的位垒为55.09kJ·mol-1.理论计算结果较好地解释了实验观察到的主要产物和副产物并存的现象.     

二氯乙烯锗烯与甲硫醛环加成的反应机理

利用MP2/6-311+G*方法计算了单线态二氯乙烯锗烯与甲硫醛的各种反应机理. 计算结果表明两者之间的环加成反应具有很好的选择性, 优势反应路径分为三步: 首先两种反应物经过无能垒的放热反应形成中间体INT, 然后INT经历过渡态TS3异构化为P31, 最后P31继续与甲硫醛反应形成二环杂环化合物P33. 其中第一步反应放热103.4 kJ·mol-1, 后两步反应能垒分别为0.7 和32.3 kJ·mol-1.     

DFT Study on the Os^＋-catalytic Reduction Reaction of N2O with H2 in the Gas Phase

The Os+-catalytic reduction of N2O by H2 in gas phase has been theoretically investigated with B3LYP method.The reaction mechanisms on the sextet and quartet surfaces were found to be similar.The calculated sextet potential energy profiles show that the two reactions involved in the catalytic cycle,Os+ + N2O → OsO+ + N2 and OsO+ + H2 → Os+ + H2O,have barriers of 28.3 and 123.3 kJ/mol,respectively.In contrast,the reactions on the quartet surfaces are energetically much more favorable.These results rationalize the experimentally observed low catalytic reactivity of sextet(ground-state) Os+.Further,the crossing between the sextet and quartet surfaces are also suggested and qualitatively discussed.     

DFT Study on the Os+-catalytic Reduction Reaction of N2O with He in the Gas Phase

The Os+-catalytic reduction of N<,2>O by H<,2> in gas phase has been theoretically investigated with B3LYP method.The reaction mechanisms on the sextet and quartet surfaces were found to be similar.The calculated sextet potential energy profiles show that the two reactions involved in the catalytic cycle, Os<'+>+ N<,2>O→OsO<'+>+N<,2> and OsO<'+>+H2→Os<'+>+H<,2>O, have barriers of 28.3 and 123.3 kJ/mol, respectively.In contrast, the reactions on the quartet surfaces are energetically much more favorable.These results rationalize the experimentally observed low catalytic reactivity of sextet (ground-state) Os<'+>.Further, the crossing between the sextet and quartet Surfaces are also suggested and qualitatively discussed.     

Cu_2O(111)催化水煤气变换反应机理的理论研究

采用密度泛函理论结合周期平板模型方法系统地研究了水煤气变换反应在Cu_2O(111)表面上的反应机理,包括氧化还原机理、羧基机理和甲酸根机理.结果表明,在Cu_2O(111)表面,羧基机理和甲酸根机理均可行,且甲酸根机理更为有利,其最佳反应途径为H_2O~*→H~*+OH~*;CO(g)+H~*+OH~*→trans-HCOOH~*(1)→cis-HCOOH~*→CO_2~*+H_2(g).其中trans-HCOOH~*(1)→cis-HCOOH~*为其决速步,该基元反应的能垒仅为59 kJ·mol~(-1).羧基机理的最优反应路径同样是以H_2O的解离反应开始,随后CO(g)+OH~*→cis-COOH~*→trans-COOH~*→CO_2(g)+H~*,最后产生的两个吸附的H原子先迁移再结合生成H_2,整个反应的控速步骤为H原子的迁移,迁移能垒为96 kJ·mol~(-1).氧化还原机理则由于OH解离需要越过一个很高的能垒(254 vs.187 kJ·mol~(-1))而不可行.     

一种非血红素四氮杂轮烯配合物[Fe(III)TMTAA]催化过氧化氢歧化反应机理的理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法计算了一种非血红素四氮杂轮烯配合物[Fe(III)TMTAA]催化H₂O₂歧化的反应机理. 对二重态、四重态和六重态势能面上各驻点进行了全优化, 发现反应易于沿四重态势能面发生. 整个反应分两阶段进行, 第一阶段通过氧氧均裂形成中间体IM6和第一个水, 第二阶段经两次氢转移形成第二个水. 反应决速步骤为 O—O均裂步骤, 能垒为63.9 kJ•mol^－1, 相对于自由H₂O₂均裂所需能垒226.7 kJ•mol^－1有较大的降低. 这表明标题配合物可有效地降低标题反应的能垒, 有可能作为一种潜在的过氧化氢仿酶.     

双自由基CF2与O3的反应机理

主要用作致冷剂和发泡剂的氯氟烃（CFCs）是破坏臭氧层的主要物质之一．对氯氟烃类化合物及其降解产物（包括光解、光氧化、化学反应产物等）在大气中行为问题的研究是大气化学研究的重要内容．前人[1-3]从理论和实验两方面研究了自由基与臭氧的反应机制，但是氯氟烃光解过程中     

Metalla-Claisen Rearrangement in Gold-Catalyzed [4+2] Reaction: A New Elementary Reaction Suggested for Future Reaction Design

We report here computational evidence for a metalla-Claisen rearrangement (MCR) in the case of gold-catalyzed [4+2] cycloaddition reaction of yne-dienes. The [4+2] reaction starts from exo cyclopropanation, followed by MCR and reductive elimination. The cyclopropane moiety formed in the first step is crucial for a low barrier of the MCR step. In addition, the importance of an appropriate combination of the tether group and the terminal substituent on alkyne in the yne-diene substrates was studied. The mechanism of rhodium-catalyzed [4+2] reaction of yne-dienes was also investigated to see whether an MCR mechanism is involved or not. The findings and new understanding hereby reported represent an important advance in the catalysis field.