OH+ C2H2N←C2H3 + NO→CH3 + NCO反应机理的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论研究了反应通道(a)C2H3 NO→CH3 NCO和(b)C2H3 NO→OH C2H2N的反应机理．在B3LYP／6-31G(d)水平上优化了反应物、中间体、过滤态、产物的几何构型，通过频率分析确定了11个中间体和10个过渡态．所有的反应物、中间体、过渡态、产物都在CCSD／6-311 G(d，P)水平上进行了单点能较正．并讨论了反应的异构化过程．计算结果表明10是能量最低的中间体，比反应物的能量低308．479kJ／mol；过渡态1／3，2／5，3／4，4／8比反应物的能量高，其中3／4是能量最高的过渡态，比反应物的能量高91．894kJ／mol．通道(a)和(b)的理论放热值分别为111．059和96．619kJ／mol．     

OH+C_2H_2N←C_2H_3+NO→OH+C_2H_2N反应机理的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论研究了反应通道(a)C2H3+NO→CH3+NCO和(b)C2H3+NO→OH+C2H2N的反应机理.在B3LYP/6-31G(d)水平上优化了反应物、中间体、过滤态、产物的几何构型,通过频率分析确定了11个中间体和10个过渡态.所有的反应物、中间体、过渡态、产物都在CCSD/6-311++G(d,p)水平上进行了单点能较正.并讨论了反应的异构化过程.计算结果表明10是能量最低的中间体,比反应物的能量低308 479kJ/mol;过渡态1/3,2/5,3/4,4/8比反应物的能量高,其中3/4是能量最高的过渡态,比反应物的能量高91 894kJ/mol.通道(a)和(b)的理论放热值分别为111 059和96 619kJ/mol.     

Theoretical study on the reaction of N-(4-dehydrophenyi)pyridinium ion with nitroxides within the steric effects

应用量子化学密度泛函理论(DFT),在B3LYP/cc-pVDZ基组水平上,对N-(4-脱氢苯基)吡啶离子与不同结构的氮氧自由基反应进行了热动力学研究.优化了反应通道上反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型并计算出它们的零点振动能( Ezpv)和焓值,分析数据研究位阻效应对反应的影响.研究表明3类氮氧自由基均与N-(4-脱氢苯基)吡啶离子自由基反应经过1个无位垒的放热过程生成1个中间体,然后发生自由基的重排,开环的氮氧自由基DTBN相较于闭合的氮氧自由基TMIO和TEMPO化学性质活泼、反应过程复杂.表明反应物本身的位阻效应为此类自由基反应的主要影响因素.     

2-(2-巯苯基)苯并噁唑分子内质子转移取代基电子效应的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-31G(d,p)和TDB3LYP/6-31++G(d,p)//CIS/6-31G(d,p)水平上研究了2-(2-巯苯基)苯并噁唑及其衍生物基态和激发态分子内质子转移现象,并探讨取代基电子效应对分子内质子转移的影响,研究结果表明,在基态时,硫醇式异构体为优势构象,供电子取代基使基态分子内正向质子转移能垒(烯醇式→酮式)升高;而吸电子取代基则可降低能垒,有利于基态分子内质子转移并有助于硫酮式异构体的稳定.在激发态时,硫酮式结构为优势构象,所研究的2-(2-巯苯基)苯并噁唑化合物及衍生物均可以发生无能垒或低能垒(≤1.5kJ/mol)的激发态分子内质子转移.巯苯基部分是激发态失活的主要活性部分,供电子基团有利于激发态的质子转移,吸电子基团使激发态跃迁困难,不利于激发态的质子转移.     

基态丙酮酸单分子反应的机理

运用MP2和B3LYP方法,对基态丙酮酸的8个可能的单分子反应的反应机理进行了详细的理论计算.研究发现,氢键相互作用及两个羰基的相对空间取向在丙酮酸异构体的稳定性中起着重要的作用.并且由最稳定的异构体Tc旋转为其它异构体的能垒都比较高,旋转异构反应在室温下是难于进行的.经由质子迁移过程可实现Ct和Tt异构体之间的转化,但反应能垒比内旋转过程高得多,说明质子迁移无法与内旋转过程相竞争.对基态丙酮酸脱羧和脱羰反应途径的研究均表明,脱羧反应是经由五中心过渡态首先生成甲基羟基卡宾中间体,然后中间体再进一步异构得到产物.四中心协同反应机理是不利的.     

O-乙酰基-吡喃木糖热解反应机理的理论研究

为了从微观上理解半纤维素热解过程及其主要产物的形成演变机理,采用密度泛函理论方法B3LYP/6-31G++(d,p),对O-乙酰基-吡喃木糖的热解反应机理进行了量子化学理论研究。在热解过程中,O-乙酰基-吡喃木糖中的O-乙酰基首先脱出,形成乙酸和中间体IM₁,该步反应能垒为269.4 kJ/mol。IM₁进一步发生开环反应形成IM₂,开环反应能垒较低,为181.8 kJ/mol。对中间体IM₂设计了四种可能的热解反应途径,对各种反应的反应物、产物、中间体和过渡态的结构进行了能量梯度全优化,计算了各热解反应途径的热力学和动力学参数。计算结果表明,反应路径(4)和反应路径(2)是O-乙酰基-吡喃木糖热解的主要反应通道,乙酸、乙醛、乙醇醛、丙酮、CO、CO₂、CH₄等小分子产物是热解的主要产物。这与相关实验结果分析是一致的。     

O(3P)+O2H→OH+O2反应机理的密度泛函理论研究

用密度泛函理论方法研究了O(3P)与O2H反应生成羟基和氧分子的反应机理. 在PW91/6-31+G水平上用梯度解析技术全自由度优化上述反应物、产物和反应路径上的中间体及过渡态几何构型, 并通过频率振动分析加以确认, 计算IRC反应路径及中间体异构化过程, 确定了此反应的可能反应通道. 结果表明: 该反应是多通道多步骤的强放热反应. 首先形成顺式或反式O3H富能中间体, 此过程无能垒; 然后跨过一个能垒分解成产物OH和O2. 通道IM1→TS1比IM2→TS2克服的能垒要大, 反应放热372.822 kJ*mol-1. IM1TS3IM2 可相互转化.     

木质素模化物紫丁香酚热解机理的量子化学研究

采用密度泛函理论方法B3LYP/6-31G++(d,p),对木质素模化物紫丁香酚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,对各种反应的反应物、产物、中间体和过渡态的结构进行了能量梯度全优化。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。键离解能计算结果表明,紫丁香酚中CH₃-O键的键离解能最小,各种键离解能的大小顺序为CH₃-O < O-H < CH₃O-C_aromatic < CH₂-H < HO-C_aromatic < C_aromatic-H。在反应路径(1)中,主要热解产物是3-甲氧基邻苯二酚,其形成反应的总能垒为366.6 kJ/mol;在反应路径(2)中主要热解产物是2-甲氧基-6-甲基苯酚,其形成反应的总能垒为474.8 kJ/mol;在反应路径(3)中形成邻甲氧基苯酚的总能垒很低,为21.4 kJ/mol,这表明,在连接甲氧基的碳原子上加氢后能够有效地降低木质素芳环模化物紫丁香酚去甲氧基反应的反应能垒。     

位阻效应对N-(4-脱氢苯基)吡啶离子与氮氧自由基反应的理论计算研究

应用量子化学密度泛函理论(DFT),在B3LYP/cc-pVDZ基组水平上,对N-(4-脱氢苯基)吡啶离子与不同结构的氮氧自由基反应进行了热动力学研究.优化了反应通道上反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型并计算出它们的零点振动能( Ezpv)和焓值,分析数据研究位阻效应对反应的影响.研究表明3类氮氧自由基均与N-(4...     

密度泛函方法研究HS2X的稳定构型

采用量子化学中的密度泛函理论(DFT),在B3LYP／6-311 G(3df,2p)水平上全优化得到了单卤代二硫烷HSSX(X-H,F,Cl,Br)链型和分叉型两种异构体的平衡结构。计算结果表明．在热力学上,所有链型的HSSX为稳定构型．其能量分别较分叉型构型低109．8、60．2、74．8和73．1kJ／mol。同时,采用统计热力学方法,研究了两种平衡结构之间相互转化的化学热力学性质,发现异构化反应的平衡常数很小。     

O(3P)+O2H——OH+O2反应机理的密度泛函理论研究

用密度泛函理论方法研究了O(³P)与O₂H反应生成羟基和氧分子的反应机理.在PW91/6-31+G^*水平上用梯度解析技术全自由度优化上述反应物、产物和反应路径上的中间体及过渡态几何构型,并通过频率振动分析加以确认,计算IRC反应路径及中间体异构化过程,确定了此反应的可能反应通道.结果表明:该反应是多通道多步骤的强放热反应.首先形成顺式或反式O₃H富能中间体,此过程无能垒;然后跨过一个能垒分解成产物OH和O₂.通道IM1→TS1比IM2→TS2克服的能垒要大,反应放热372.822kJ.mol^-1.IM1TS3IM2可相互转化.     

·C2H3+O2→HC·O+H2CO 的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论研究了@C2H3+O2→HC@O+H2CO的反应机理.在DFT(B3LYP/6-31G*)水平上对反应过程中所有反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型进行优化,通过频率振动分析确认中间体和过渡态.计算IRC反应路径的能量,分析了中间体的异构化过程和各主要原子的自旋密度.     

单嘧磺隆除草剂水解机理的理论研究

用量子化学中密度泛函B3LYP方法在6-31G*水平上, 对单嘧磺隆的水解机理进行了理论研究. 优化了反应过程中反应物、中间体、过渡态及产物的几何构型, 并对各个过渡态和中间体进行了振动分析确认其真实性. 结果表明: 在碱性条件下, 水解反应主要经历一个五元环的过渡态TS1, 该反应速控步骤的能垒为25.7 kJ/mol; 在中性条件下, 水解反应涉及到一个三元环的过渡态和两个四元环的过渡态, 反应的速控步骤为M3'＋H₂O→TS2', 能垒为236.5 kJ/mol. 从能量上看, 碱性条件更有利于水解反应的进行, 与实验结果吻合. 同时, 我们还考虑了溶剂效应对水解反应的影响.     

YCO分子结构和光谱性质的理论研究

在相对论有效原子实势(RECP)近似下,用密度泛函(B3LYP／SDD) 方法,计算了YCO分子各种几何构型的结构性质．结果表明:YCO分子的基态 构型为Cs构型,基电子态为2A″,基态离解能和零点振动能分别为16．126 7 eV 和14．780 2 kJ／mol;研究得到YCO分子基态谐振频率为v1(A′)=1 968．699 7 cm-1,v2(A′)=215．119 3 cm-1,v3(A′)=287．245 4 cm-1;力常数为f11= 4．475 3×10-16 J／nm2,f12=1．620 3×10-17 J／nm2,f22=2．887 6×10-17 J／nm2,faa=1．459 6×10-19 J／rad2;基态YCO分子的能隙(HLG)较小,化学活 性较强．     

甲烷与H02反应的微观动力学研究

应用从头算方法和变分过渡态理论，在B3LYP／6—3ll G^**方法下和300～2000K温度范围内研究甲烷与HO2反应的微观动力学特性，得到由过渡态向反应物方向、向产物方向的能垒分别是11．83和l02．90kJ／mol。理论计算正向反应速率常数与实验值之比为1．08～2．85，用此方法还可以预测没有实验数据的温度点反应的速率常数。     

2-(2-巯苯基)苯并噁唑分子内质子转移的理论研究

在B3LYP/6-31G(d,p)水平上研究了2-(2-巯苯基)苯并噁唑气态中五种异构体(E1, E2, E3, E4和K)在气态中的稳定性及其在基态下的质子转移, 同时结合极化连续介质模型(PCM)研究了水、二甲亚砜、乙腈、乙醇、苯胺和环己烷等对2-(2-巯苯基)苯并噁唑溶剂化作用的影响. 研究结果表明, 醇式异构体E1为2-(2-巯苯基)苯并噁唑的优势构型; 在E1向K(酮式异构体)转变过程中, 存在一个较小的能垒; 当考虑零点振动能(ZPVE)后, 逆向能垒消失. 在溶液中, 随着溶剂极性的增强, 醇式异构体E1与K之间的反应平衡向K方向移动, 在非极性溶剂环己烷中, E1为优势构型, 而在强极性水溶液中, K为优势构型.     

左旋葡聚糖热解机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论B3LYP/6-31++G(d,p)方法,对纤维素热解的主要产物左旋葡聚糖的热解反应机理进行了理论计算分析,设计了四种可能的热解反应途径, 对各种反应的反应物、产物和过渡态的结构进行了能量梯度全优化。计算结果表明,左旋葡聚糖开环成链状中间体时,首先,左旋葡聚糖中的两个半缩醛键C(1)-O(7)和C(6)-O(8)断裂,经过渡态TS₁形成中间体IM₁,同时,C(6)-O(7)结合成键使C(5)-C(6)-O(7)形成环状结构,该反应的能垒较高,为296.53 kJ/mol,然后IM₁经过渡态TS₂转变为中间体IM₂,该反应的能垒为234.09 kJ/mol;对IM₂设计了四条可能的反应路径,反应路径2和3能垒较低,是IM₂最可能的热解反应途径;在反应路径1和4中都包含了脱羰基反应,其反应能垒较高,不易发生。     

SET区域Rubisco赖氨酸甲基化转移酶催化赖氨酸多重甲基化的量子力学研究

用从头计算和DFT方法计算S-腺苷甲锍氨酸多重甲基化赖氨酸的反应机理. 气相中非催化反应的能垒比较低, 反应势能剖面类似于SN2反应, 而在电介质中, 反应能垒很高. 在B3LYP/6-31G*和ONIOM (MP2: B3LYP)水平, 研究了Rubisco大亚基甲基转移酶活性位点的三个残基催化转移甲基到赖氨酸反应的过程. 在ONIOM (MP2: B3LYP)水平, 预测的反应能垒为82.8 kJ/mol, 与从实验得到的87.4 kJ/mol接近. 计算结果表明, 酶对过渡态并没有特殊的稳定作用, 主要通过为反应物提供一个没有溶剂的环境, 用临近的残基把亲电和亲核的底物连接在一起, 进而促使甲基化反应的进行.     

二氧化三氮(N3O2)中性分子和离子的一些重要反应过程的理论研究

二重态的N3O2中性分子作为中间体, 在N3O2阴离子的光解离反应和NO+N2O←→N2+NO2反应中均起重要作用. 在CCSD(T)/6-311G(d,p)//B3LYP/6-311G(d,p)+ZPE的水平上, 对这两个反应进行了理论计算. 结果表明, 在N3O2阴离子的光解离反应中, 该阴离子先在光照下解离为与其具有相同的W构型的中性分子和一个电子, 这个中性分子是一个过渡态, 它将打破C2v构型变成具有Cs对称性的W型中间异构体, 然后再经过一个过渡态, 裂解成N2O+NO两个小分子. 这个裂解过程的能垒非常低(5.96 kJ/mol), 因此在实验中很难检测到W型的中间异构体. 在另一个重要的[N3O2]体系的反应(NO+N2O←→N2+NO2)中, 找到了两条反应通道, 其中不经过中间异构体的一步转化通道更为可行.     

吡啶-BH~3相互作用复合物的理论研究

对吡啶-BH~3复合物分别用MP2/6-31+G^*和B3LYP/6-31+G^*进行理论计算以预测该复合物的构型及解离能，得到四种构型，在MP2优化构型基础上作CCSD/6-31+G^*单点能量计算以验证MP2与B3LYP结果的可靠性，然后用B3LYP作振动频率分析，计算了各构型的垂直电离势，最后用更大基组作单点能量计算和自然键轨道(NBO)分析。结果表明，N-B直接相连的构型最稳定，其解离能为141.50kJ/mol,MP2和B3LYP对N-H接近的构型结果相关较大，另外两种构型稳定性介于二者之间，解离能分别为15.18kJ/mol,14.06kJ/mol(MP2/6-31+G^*)。