木质素模型化合物热解机理的理论研究

采用密度泛函理论方法 B3LYP/6-31G(d,p),对β-O-4型木质素二聚体模化物的热解反应机理进行了量子化学理论研究.提出了三种可能的热解反应途径:Cβ-O键均裂的后续反应、Cα-Cβ键均裂的后续反应以及协同反应.计算了各热解反应途径的标准动力学参数,分析了各种主要热解产物的形成演化机理.计算结果表明,β-O-4型模化物中Cβ-O的键离解能最低,其次是Cα-Cβ的.Cβ-O键均裂的后续反应和协同反应路径(3)是主要的反应路径,而Cα-Cβ键均裂的后续和协同反应路径(1)和(2)是热解过程中主要的竞争反应路径.     

碱金属对木质素二聚体热解机理的影响

利用密度泛函理论方法,对Na~+、K~+作用下的β-O-4型木质素二聚体模型化合物(2-[2-(4-甲氧基苯基)乙氧基]-苯甲醚)的热解路径进行了计算。结果表明,Na~+和K~+易与模型化合物的含氧官能团结合,从而影响C_α-C_β和C_β-O的键长和键解离能。在热解过程中,Na~+和K~+能促进C_β-O键均裂和协同断裂反应,抑制C_α-C_β键均裂反应;从而对2-羟基苯甲醛的生成有抑制作用,而对其他产物(1-乙基-4-甲氧基苯、1-甲氧基-4-乙烯基苯、2-甲氧基苯酚、邻苯二酚)的生成有促进作用。     

K+,Ca2+,Fe2+催化β-O-4木质素多聚体模型化合物的快速热解特性研究

为揭示Cα官能团和金属离子对木质素热解过程的影响机制,本研究合成了两种β-O-4型木质素多聚体模型化合物(Cα上分别连接羰基和羟基官能团),开展了在不同温度(500℃、650℃、800℃)和不同金属离子(K+、Ca2+、Fe2+)醋酸盐催化的Py-GC-MS快速热解实验.实验结果表明,Cβ-O键比Cα-Cβ键更容易断裂发生均裂反应产生较多的酚类化合物;添加K+、Ca2+、Fe2+金属离子均能降低热解时所需温度,促进酚类产物的生成,抑制茴香基(醛)类和乙酰苯基类产物的生成.     

细胞色素P450蛋白酶催化下环己胺脱氨基反应机理的理论研究

在细胞色素P450蛋白酶催化的一系列二级胺和三级胺的脱烷基、脱氨基反应中,环己胺的脱氨基反应有着重要的生理意义,该反应中涉及Cα-H键氧化过程的机理细节在过去几十年中一直存在较大争议,且迄今尚未见相关理论计算报道. 针对P450催化的环己胺脱氨基反应,一系列的密度泛函理论（DFT）计算结果及以相关计算数据为基础进行了动力学同位素效应计算结果显示：环己胺底物首先经过一个酶促的Cα-H键氧化反应生成一种甲醇胺,之后又通过一个水分子的辅助在非酶环境中进行了脱氨基反应,生成环己酮和氨气. 其中第一步Cα-H键氧化反应涉及了氢原子传递（HAT）过程以及后续无垒的氧反弹过程,且四重态和二重态的能量十分接近,从而证明了Cα-H键氧化反应涉及了“双态反应”（TSR）机理,同时相关的动力学同位素效应计算结果也显示了较大的KIE（动力学同位素效应）值,符合HAT的机理特征.     

吡喃木糖热裂解机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论理论方法M062X/6-311++G(d,p)，对吡喃木糖的热解反应机理进行了理论计算分析。针对吡喃木糖热解可能发生的化学反应共设计了九条可能的热解路径，并对各路径中的反应物、中间体和过渡态的几何结构进行了能量梯度全优化，并在梯度全优化的基础上计算了各热解反应路径的热力学和动力学参数。文中以两大类方式来设计反应路径：1）木糖首先经过过渡态TS1发生开环反应生成链状中间体2，该步的反应能垒为188.7 kJ/mol，对于中间体2共设计了五种可能的热解反应路径；2）考虑双键同时断裂的情况，木糖先发生脱水反应，接着按C-C和C-O键同时断裂的情况发生开环反应，针于这种情况共设计了四条可能的热解路径。计算结果表明，吡喃木糖热解的主要反应产物有乙醇、乙醛、糠醛、丙酮、酸类、CO2和CO等小分子化合物。     

时间域方法分析镍卟啉的共振拉曼强度与S2激发态结构

研究了入射光波长与S0→S2跃迁共振的情形下,卟啉镍合物（NiP)的振动拉曼光谱。用时间域方法计算了NiP的共振拉曼强度和吸收光谱。结果表明,相对于基态,S2态NiP的分子构型沿着v8和v2简正坐标有较大的位移。这些简正坐标主要涉及卟啉环的CαCm键和CβCβ键伸缩运动,以及CαCmCα变角运动。与基态相比,S2态的CβCβ、CαCm和CαN键分别增大0．27、0．14、0．07pm,而CαCβ键则减小0．20pm,与前人的赝势分子轨道计算（SPMO）结果相近。还从RR强度角度讨论了S2态的Jahn-Teller畸变。     

吡喃木糖热裂解机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论理论方法 M062X/6-311++G(d,p),对吡喃木糖的热解反应机理进行了理论计算分析.针对吡喃木糖热解可能发生的化学反应共设计了九条可能的热解路径,并对各路径中的反应物、中间体和过渡态的几何结构进行了能量梯度全优化,并在梯度全优化的基础上计算了各热解反应路径的热力学和动力学参数.文中以两大类方式来设计反应路径:1)木糖首先经过过渡态TS1发生开环反应生成链状中间体2,该步的反应能垒为188.7 kJ/mol,对于中间体2共设计了五种可能的热解反应路径;2)考虑双键同时断裂的情况,木糖先发生脱水反应,接着按C-C和C-O键同时断裂的情况发生开环反应,针于这种情况共设计了四条可能的热解路径.计算结果表明,吡喃木糖热解的主要反应产物有乙醇、乙醛、糠醛、丙酮、酸类、CO_2和CO等小分子化合物.     

基于ReaxFF模拟的正戊烷热分解机理研究

采用密度泛函理论和ReaxFF力场对正戊烷的热分解机理进行研究,分析了热分解的起始反应路径、温度对热分解的影响,并对正戊烷热分解进行了一级动力学研究。结果表明正戊烷热分解的起始反应主要分为两类:一类为碳碳单键断裂,另一类为碳氢键断裂,其中C2-C3键断裂是主要的起始反应路径。正戊烷热分解的主要产物为氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷和丙烯。经过一级动力学计算得到表观活化能和指前因子分别为224.4 kJ·mol^-1和3.1324×10^14 s^-1。     

细胞色素P450蛋白酶催化下环己胺脱氨基反应机理的理论研究

在细胞色素P450蛋白酶催化的一系列二级胺和三级胺的脱烷基、脱氨基反应中,环己胺的脱氨基反应有着重要的生理意义,该反应中涉及Cα-H键氧化过程的机理细节在过去几十年中一直存在较大争议,且迄今尚未见相关理论计算报道.针对P450催化的环己胺脱氨基反应,一系列的密度泛函理论(DFT)计算结果及以相关计算数据为基础进行了动力学同位素效应计算结果显示:环己胺底物首先经过一个酶促的Cα-H键氧化反应生成一种甲醇胺,之后又通过一个水分子的辅助在非酶环境中进行了脱氨基反应,生成环己酮和氨气.其中第一步Cα-H键氧化反应涉及了氢原子传递(HAT)过程以及后续无垒的氧反弹过程,且四重态和二重态的能量十分接近,从而证明了Cα-H键氧化反应涉及了"双态反应"(TSR)机理,同时相关的动力学同位素效应计算结果也显示了较大的KIE(动力学同位素效应)值,符合HAT的机理特征.     

R1233zd(E)热稳定性及热解机理的实验和理论研究

有机朗肯循环(ORC)是一种前景广泛的热电联产技术,R1233zd(E)是一种在ORC中表现良好的环保型有机工质,有机工质的热稳定性对于工质在ORC中的应用至关重要。本文采用实验和理论方法对其热稳定性及热解机理进行了研究。采用高温高压反应釜研究了热解气态产物、热解固态产物、热解温度区间和压力对热解的影响等。通过ReaxFF模拟方法研究了工质的主要热解路径、压力和分子结构对热解的影响。结果表明,R1233zd(E)热解的主要气态产物是HF和HCl,热解中有黑色固体生成,R1233zd(E)的热解温度区间为250～270?C,压力对R1233zd(E)热解速率无明显影响, R1233zd(E)的热解路径主要有均裂反应和抽提反应两大类。