CH自由基和NO~2反应研究: I. 反应的热力学计算

探讨了CH自由基与NO~2反应的可能路径,通过计算确定了反应物,产物和稳定中间体的电子状态和平衡构型,并运用Gaussian-3方法和MRCISD方法对可能的反应路径进行了热力学计算。在多数情况下与实验值符合较好。对于个别与理论计算差别较大的实验值进行了评述。     

CH自由基和NO2反应研究Ⅰ.反应的热力学计算

探讨了CH自由基与NO2反应的可能路径,通过计算确定了反应物,产物和稳定中间体的电子状态和平衡构型,并运用Gaussian-3方法和MRCISD方法对可能的反应路径进行了热力学计算.在多数情况下与实验值符合较好.对于个别与理论计算差别较大的实验值进行了评述.     

对两个SN2反应的从头计算研究

对S_N2反应势能面的研究是探讨有机和生物大分子反应机理的中心课题.对气相反应,精确的从头计算可得到与实验值相近的能垒值和实验无法确定的过渡态和反应路径等细     

碳前驱体CH3ArCH2NH2热解反应的热力学和动力学DFT研究

在实验研究基础上,通过量子化学理论计算对碳前驱体CH3ArCH2NH2的热裂解机理作了进一步的研究.利用Gaussian98程序包中AM1方法及DFTUB3LYP/3-21G*方法,对化合物5种可能热裂解路径的热力学和动力学计算结果表明,CH3ArCH2NH2热裂解的主反应路径为生成自由基CH3ArCH2*和NH2*,其主反应路径AM1计算的活化能Ea=230.78kJ/mol,DFT计算的活化能Ea=321.18kJ/mol;比较键焓计算的数据与相应的实验数据,发现DFT计算结果与实验结果吻合得较好;通过分析优化的反应物及产物自由基的部分结构参数,了解了理论支持主反应的原因;计算的产物自由基的空间构型表明主反应路径生成的产物自由基相互间若进行稠环缩合反应,将获得分子平面取向性很好的稠环芳烃产物.     

碳前驱体CH3ArCH2NH2热解反应的热力学和动力学DFT研究

在实验研究基础上 ,通过量子化学理论计算对碳前驱体 CH3 Ar CH2 NH2 的热裂解机理作了进一步的研究 .利用 Gaussian98程序包中 AM1方法及 DFT UB3 LYP/3 -2 1 G*方法 ,对化合物 5种可能热裂解路径的热力学和动力学计算结果表明 ,CH3 Ar CH2 NH2 热裂解的主反应路径为生成自由基 CH3 Ar CH2 ·和 NH2 · ,其主反应路径 AM1计算的活化能 Ea=2 3 0 .78k J/mol,DFT计算的活化能 Ea=3 2 1 .1 8k J/mol;比较键焓计算的数据与相应的实验数据 ,发现 DFT计算结果与实验结果吻合得较好 ;通过分析优化的反应物及产物自由基的部分结构参数 ,了解了理论支持主反应的原因 ;计算的产物自由基的空间构型表明主反应路径生成的产物自由基相互间若进行稠环缩合反应 ,将获得分子平面取向性很好的稠环芳烃产物     

烷基自由基β位裂解反应类反应势垒与速率常数的精确计算

提出反应类等键方法并用于高温燃烧机理中一类重要反应——烷基自由基β位裂解反应的反应势垒和速率常数的精确校正计算. 通过10种不同从头算水平对类反应中5个代表反应的反应势垒的计算发现, 用反应类等键反应方法和直接从头算方法获得的5 个代表反应的反应势垒最大绝对偏差的平均值分别为5.32 和16.16 kJ·mol^-1, 表明反应类等键反应方法计算的反应势垒对不同水平从头算方法的依赖性小, 可在较低从头算水平计算得到精确的反应势垒, 解决大分子体系反应势垒的精确计算问题. 此外应用反应类等键反应方法在BHandHLYP/cc-pVDZ 从头算水平计算了3 个代表反应的速率常数, 并与文献报道的实验值进行了比较, 其在500-2000 K温度区间内计算速率常数与实验速率常数中较大值与较小值的比值k_max/k_min的平均值为1.67, 最大值也仅有2.49. 表明应用反应类等键反应方法在较低从头算水平即可对同类反应的速率常数进行精确计算.最后在BHandHLYP/cc-pVDZ从头算水平用反应类等键反应方法计算了13个烷基自由基β位裂解反应的速率常数.     

CH自由基和NO~2反应研究: II.反应的动力学计算

采用MP2(FULL)/6-31G(d)方法从动力学计算上探讨了CH自由基与NO~2反应的可能途径,找到了反应物,中间体及产物之间的能量通道和过渡态,报道了它们的构型、电子态及能量。并通过频率分析和IRC方法对所有的过渡态进行了验证。在此基础上求出了各步反应的活化能。在以前热力学研究的基础上,对于可能的反应通道进一步作了动力学分析,找到了反应主产物通道的分支比,与实验得到的分支比基本吻合。     

氯原子与甲酸反应的反应路径和动力学研究

用从头算UMP2方法采用6-311+G基组详细研究了Cl原子与甲酸反应的最佳反应 路径，对所有驻点都进行了G2单点能校正，结果表明：在Cl与HC0OH反应的过程中 ，Cl原子主要夺取trans-HCOOH中C端的H原子，产生cis—HOCO基团，反应的势垒为 16．7kJ／mol．考虑Cl原子存在下的二级反应，cis—HOCO将通过通道Rla1和Rla2 生成trans-HOCOCl再分解为最终产物CO2.cis-HOCO和trans-HOCO自由基与Cl原子的 反应为放热和无势垒过程．而HOCO和HOCOCl两个中间体的cis—到trans-转化势垒 分别为15．1和33．5kJ/mol．由于构型的原因，HOCOCl分解成CO2和HCl必须通过 trans-构型来进行．这步反应的势垒较高，为131．0kJ/mol．298K时，采用经典过 渡态理论计算得到的引发步骤的H-迁移反应的速率常数与实验值符合很好．也计算 了甲酸二聚体与Cl原子的H-迁移反应的速率常数．     

CH自由基和NO~2反应研究: II.反应的动力学计算

采用MP2(FULL)/6-31G(d)方法从动力学计算上探讨了CH自由基与NO~2反应的可能途径,找到了反应物,中间体及产物之间的能量通道和过渡态,报道了它们的构型、电子态及能量。并通过频率分析和IRC方法对所有的过渡态进行了验证。在此基础上求出了各步反应的活化能。在以前热力学研究的基础上,对于可能的反应通道进一步作了动力学分析,找到了反应主产物通道的分支比,与实验得到的分支比基本吻合。     

吡啶光氯化反应过渡态和反应途径的量子化学研究

用量子化学B3LYP方法在3---21G*水平上优化吡啶光氯化反应加成取代反应机理生成邻、间、对位氯代吡啶不同反应途径的过渡态并对反应热和活化能进行了计算,对邻位反应途径进行了IRC反应路解析,计算结果表明邻位反应途径过渡态的能量最低,为－704.830027a.u.,生成2－氯吡啶所需的活化能最低,为114.60kJ/mol。光氯化反应主要产物为2－氯吡啶,与实验结果一致。IRC反应路径显示在反应过程中C(2)---H(7)键的断裂和C(2)-----Cl(8)键的生成是协同但不是同步的。     

HNCS二聚体解离机理的理论研究

采用量子化学密度泛函理论的B3LYP方法,在6-311 G**水平上按BERNY能量梯度解析全参数优化了异磺氰酸(HNCS)二聚体解离势能面上的各驻点的几何构型,通过振动频率分析确认了5个中间体和7个过渡态,内禀反应坐标(IRC)对反应物、中间体、过渡态和产物的相关性予以证明,确定了其解离过程的可能通道,在此基础上研究了反应机理．     

Chemically induced dynamic nuclei polarization and free radicals in the reaction of triethylaluminum with nitrobenzene

The reaction of triethylaluminum with nitrobenzene in hydrocarbon solvents was studied by GC-MS and CIDNP techniques. Radical intermediates participating in a complex process of reduction and alkylation of nitrobenzene were observed in the reaction products (nitrobenzene radical anion, ethyl radical, and nitroxyl radical), and routes of their formation and decay were discussed. Translated fromIzvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya, No. 10, pp. 1979–1982, October, 1998.     

甲醛光催化降解反应机理的量子化学研究

分别采用B3LYP,MP2方法在6-311++G(2df,pd)水平研究了甲醛光催化降解反应的微观机理,找到了可能的反应通道,预测反应产物为HCOOH与H2O.并得到了各反应通道的反应物、中间体、过渡态和产物的优化构型、谐振频率.成功地解释了实验结论.从键长和能量的变化角度,讨论了化学反应过程中化学键的变化规律,整个反应通道中各势能面均较低,从理论角度分析该反应室温下能够进行,为空气中的甲醛降解反应的实验研究提供理论依据.     

Density Functional Study on the Mechanism of Collision Reaction among Protons, N2 and Water Vapor

The mechanism of collision reaction among protons, N2 and water vapor was theoretically studied using Density Functional Theory. The geometries of reactants, transition states, intermediates and products were optimized at the B3LYP/6-311 G^** level by the BERNY gradient analysis method. Transition states and intermediates have been identified by vibrational frequency analysis. The relationship among reactants, intermediates, transition states and products was affirmed by IRC calculation. The variations of energy and geometry along the IRC-determined reaction paths were described. The possible reaction pathways were represented and the optimal one was decided from the viewpoint of energy.     

The Theoretical and Experimental Investigation of the Halogencyclenes' Phosphorylation

The phosphorylation reactions of the oxygen- and nitrogen-containing halocyclenes--3,4-dichloro-5-hydroxyfuranone, 3,4-dichloro-5-substi- tuted pyrrolinon-2-ones and N-phenyl-4,5 dichloropyridazin-2-one by 3 -phosphorus compounds--trialkylphoshphites, triphenylphosphine, and some P-functionalized derivatives of the trivalent phosphorus are studied. The reactions' mechanisms are discussed; the possible and preferable reactions' routes and the relative thermodynamic stabilities of the products and intermediates are estimated via the quantum-chemical methods.     

Lewis acid-promoted cascade reaction for the synthesis of Michael acceptors and its application in a dimerization reaction

An efficient Lewis acid-promoted cascade reaction with dimethyl sulfoxide as a methylene source for the synthesis of Michael acceptors is reported. The key to developing this procedure is the selection of a mild base to modulate the equilibrium of various intermediates in order to drive the reaction forward to the formation of Michael acceptor and dimeric compound products. Extensive studies were performed to gain insight into a possible reaction mechanism.     

New trimethylaluminum-induced mannich-type reaction of hydrazones

Trimethylaluminum addition to N-monoalkyl or N-monoaryl hydrazones followed by aldehyde addition leads to the formation of N-alkylated hydrazones in a new formal Mannich-type process. Addition compounds were also obtained in moderate yields with ketones. The mechanism as well as possible intermediates involved in the reaction are discussed.     

TiO2/AC复合光催化剂对苯和丁醛的气相光催化降解机理

 利用溶胶-凝胶并水热处理法制备了TiO2光催化剂和TiO2/AC复合光催化剂,在静态光催化反应器中研究了苯和丁醛的气相吸附和光催化降解,利气相色谱分析确定了生成的中间体. 结果表明, TiO2/AC复合光催化剂比TiO2光催化剂具有较强的吸附能力和较高的光催化活性; 在TiO2和TiO2/AC上,苯(或丁醛)光催化降解产生相同的中间体,表明在两种催化剂上发生的光催化反应遵循相同的机理,进而讨论了其可能的光催化氧化途径.     

1, 3-环己二烯与丙烯反应exo和endo机理的理论研究

采用从头算方法在3-21G基组上研究了1, 3-环己二烯与丙烯生成exo和endo产物的反应机理。该反应生成exo和endo产物各存在三条反应途径, 其中两条为分步途径, 一条为协同途径。经计算研究表明:1, 3-环己二烯与丙烯生成exo和endo产物的有利途径为经过一个双自由基中间体的分步过程, 由丙烯端位碳原子先进攻的分步过程最为容易。对应于该过程, 生成exo和endo产物的反应速控步骤的位垒值分别为80.69kJ/mol和75.58kJ/mol。表明生成endo产物的反应比生成exo产物的反应略为有利。