过氧烷基自由基分子内氢迁移反应类速率常数的计算

过氧烷基自由基分子内氢迁移是低温燃烧反应中的一类重要基元反应. 本文用等键反应方法计算了该类反应的动力学参数. 所有反应物、过渡态、产物的几何结构均在B3LYP/6-311+G(d,p)水平下优化得到. 本文提出了用过渡态反应中心几何结构守恒作为反应类判据, 并将该分子内氢迁移反应分为四类, 包括(1,3)、(1,4)、(1,5)、(1,n) (n=6, 7, 8)氢迁移类. 分别将这4 类反应类中最小反应体系作为类反应的主反应, 并分别在B3LYP/6-311+G(d,p)低水平和CBS-QB3 高水平下得到其近似能垒和精确能垒. 其余氢迁移反应作为目标反应, 在B3LYP/6-311+G(d,p)低水下计算得到其近似能垒, 再采用等键反应方法校正得到目标反应的精确反应势垒和精确速率常数. 研究表明, 采用等键反应方法只需在低水平用从头算计算就可以得到大分子反应体系的高精度能垒和速率常数值, 且本文按等键反应本质的分类方法更能揭示反应类的本质, 并对反应类的定义给出了客观标准. 本文的研究为碳氢化合物低温燃烧模拟中重要的过氧烷基分子内氢迁移反应提供了准确的动力学参数.     

倍硫磷的甲基在分子内和分子间迁移的质谱研究

甲基迁移反应在合成化学和生命科学领域具有重要意义.迄今为止，所报道的甲基迁移反应大多数发生在不同种类分子之间.因此，寻找新型甲基迁移反应具有一定的研究价值.本研究以环境中常见的杀虫剂倍硫磷为研究对象，采用电喷雾质谱技术为分析工具对反应体系进行高灵敏分析，探究在CF₃COOH及纳米二氧化钛（TiO₂）条件下，倍硫磷分子中发生甲基迁移反应的可能性.结果表明，在CF₃COOH和TiO₂共同作用下，倍硫磷分子中的甲基可以从同一分子的氧原子上迁移到不饱和硫原子上，发生分子内1，3-甲基迁移反应，形成异构体硫甲基化产物；同时，异构体产物中的甲基还可以从硫原子上再继续迁移到另一分子倍硫磷的不饱和硫原子上，发生分子间甲基迁移反应.同时结合密度泛函理论计算对倍硫磷分子内和分子间甲基迁移反应的过程进行动态模拟，并对其迁移机理进行解释.本研究发现了倍硫磷能发生分子内和分子间甲基迁移反应，提供了一种研究甲基迁移反应的质谱方法，为倍硫磷的降解研究提供了新思路.     

氧/硫杂卟啉内氢迁移反应的理论研究

采用B3LYP/6-31G**方法在Gaussian 03程序下, 对氧杂卟啉(OPH), 硫杂卟啉(SPH)的结构和能量进行优化, 并寻找与内氢迁移反应相关的过渡态构型. 计算结果表明, 由于分子内氢键的存在, 氧或硫杂化均会使卟吩内氢迁移正负反应速率明显降低.     

四氢咪唑取代亚甲基β—二酮类化合物单分子碎裂的质谱及？…

采用串联质谱低能碰撞诱导解离和同位素标记技术研究了上氢咪唑取代亚甲基β－二酮类化合物，发现该类化合物单分子碎裂经历了氢迁移，傅氏反应和离子／中性复合物中间体反应的多次重排，并用半经验ＰＭ３和ＡＭ１计算方法给予了进一步确证。     

分子内坐标下反应途径性质的理论研究

给出了分子内坐标下反应途径的动力学性质 ,即垂直于IRC的振动频率ωK和振动模式LK,这些振动模式与沿IRC运动的耦合常数BKF及它们之间彼此的耦合常数BKL.通过建立一套分子内坐标下的反应途径理论 ,以H1O2 H3 H4→H1O2 H3 H4反应为例 ,证明给出的这些动力学性质BKL,ωK,BKF清楚地说明了在化学反应中各化学键 (包括键角 )的相互作用、变化情况及各自对反应的贡献 .     

单分子微正则系综振动选模反应速率常数的计算

以过渡状态理论为基础，研究了单分子振动选模反应的微正则系综速率常数的计算方法．在计算中考虑了量子力学隧道效应校正及振动对沿IRC运动的耦合作用校正．以反应C＝CH（F）→HC≡CF的氢迁移反应和C＝CF2→FC≡CF的氟迁移反应为例，研究了它们的面外振动选模反应的速率常数．结果表明，这两个反应在低能区有明显的选模性，在高能区选模性减弱．     

HNNO_2自身氢迁移及异构化机理的理论研究

采用CBS-QB3方法对二硝酰胺酸(HDN)裂解过程中的HNNO2自由基自身氢迁移及N—N键断裂异构化反应机理进行了研究.结果表明,HNNO2自由基自身氢迁移反应经历了N(4)—O(2)间的氢迁移、O(2)—O(3)间的氢迁移及内转化3个不同类型的基元反应,最终生成N2O分子与OH自由基.其中N(4)—O(2)间的氢迁移为HNNO2自由基自身氢迁移反应中的速率决定步.HNNO2自由基通过N(1)—N(4)键断裂以及O(2)—N(4)键形成异构化成产物NO+HNO,该过程的能垒为176.17kJ·mol-1,比氢迁移通道决速步能垒高出了47.59kJ·mol-1,表明氢迁移通道为HNNO2裂解过程中的优势通道.     

单分子微正则系综振动选模反应速率常数的计算

以过渡状态理论为基础，研究了单分子振动选模反应的微正则系综速率常数的计算方法．在计算中考虑了量子力学隧道效应校正及振动对沿IRC运动的耦合作用校正．以反应C＝CH（F）→HC≡CF的氢迁移反应和C＝CF2→FC≡CF的氟迁移反应为例，研究了它们的面外振动选模反应的速率常数．结果表明，这两个反应在低能区有明显的选模性，在高能区选模性减弱．     

氟代甲酰胺和N—氟代甲酰胺异构化反应路径的理论研究

采用量子化学MNDO法,计算了氟代甲酰胺和N—氟代甲酰胺的1,2—氢迁移异构化反应势能面上的反应路径。结果表明:氟代甲酰胺分子比N—氟代甲酰胺分子稳定.前者异构化为吸热反应,后者为放热反应。N—氟代甲酰胺的氢迁移势垒低于甲酰胺的氢迁移势垒.氟原子的存在使过渡态结构相对松散,有利于异构化的发生.     

四氢咪唑取代亚甲基 β-二酮类化合物单分子碎裂的质谱及理论研究

采用串联质谱低能碰撞诱导解离和同位素标记技术研究了四氢咪唑取代亚甲基β二酮类化合物，发现该类化合物单分子碎裂经历了氢迁移、傅氏反应和离子／中性复合物中间体反应的多次重排，并用半经验ＰＭ３和ＡＭ１计算方法给予了进一步确证     

钯催化吡咯环内共轭双键的Heck反应

基于迁移插入策略, 研究了钯催化吡咯环内共轭双键的分子内Heck反应. 在温和的反应条件下, 以良好至优异的收率合成了一系列含有二氢吡咯及2-吲哚酮结构的螺杂环化合物. 同时, 以八氢联萘酚衍生的亚磷酰胺为手性配体, 初步探索该对映选择性反应, 获得中等水平的对映体过量值.     

烧氧基重排反应

本文综述了烷氧基重排反应。根据不同的反应机制,可将烷氧基重排反应分为三类;通过碳正离子重排的烷氧基重排反应,分子内烷氧基亲核取代反应和烷氧基α-迁移反应。     

不对称串联[1,n]-氢迁移/环化反应构建手性化合物研究进展

串联[1,n]-氢迁移/环化反应通过分子内氢负离子迁移,能够使杂原子邻位C(sp~3)—H键官能化,把C(sp~3)—H键直接转化成为C—C,C—N,C—O等键.此方法在构建五元、六元、七元杂环和全碳环中表现出了巨大的潜力,通过该反应可以高效地合成药物分子中的常见骨架.手性胺、手性路易斯酸以及手性布朗斯特酸等催化剂已经成功地应用于这类反应的不对称催化当中.     

9-羟基苯并萘酮分子内氢传递过程的理论计算

借助MNDO、AM 1、HF/ 3 2 1G、HF/ 6 31G 量子化学理论计算方法 ,对 9 羟基苯并萘酮 (9 HPO)的分子内氢传递过程进行了理论探讨 ,并与X射线衍射的结构数据作了比较。发现 :1 .A构型的 9 HPO比B构型的更稳定 ,两个等同的A可以通过分子内氢传递相互转化 ,反应的过渡态就是B .2 .B是一种严格对称的平面构型 ,它的H电荷和偶极矩都较A增大 ,所以分子内氢传递速率在极性溶剂中将加快。3.共轭在 9 HPO分子内氢传递反应中起了重要的作用。 4.对于类似分子IHT的计算 ,先用半经验方法或小基组的从头计算方法优化结构 ,再用大基组的从头计算方法计算单点能可以得到较好的结果。     

单分子微正则系综反应速率常数的理论研究──曲率校准和转动选态速率常数的计算

研究了微正则系综下单分子反应速率常数的理论计算公式,并将曲率因子Ａ引入含振动和转动的隧道几率表达式中,进而得到了反应速率常数表达式。应用该式研究了Ｆ─Ｃ≡Ｃ─Ｈ反应的氢迁移过程的转动选态及曲率因子对反应速率常数的影响。结果表明：在隧道效应区域内,曲率因子对速率常数的影响比较显著,它将引起速率常数的增加;转动选态对速率的影响不太明显。     

人体中的非酶促协同化学反应

人体皮肤中所含７－脱氢胆甾醇在阳光照射下转变为维生素Ｄ３的反应机理是，由两个连续的协同反应组成：（１）７－脱氢胆甾醇分子中的环己二烯开环转变为开链共轭三烯；（２）预钙化醇分子内发生１，７－氢迁移反应。在温和的生理条件下要发生非酶促反应，通过环状过渡态按协同方式进行反应，当为大自然的最佳选择     

吡唑衍生物与碘甲烷反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函方法对3-甲硫基-4-氰基-5-氨基吡唑与碘甲烷反应的机理进行了研究. 提出了两种可能的反应途径: 反应途径Ⅰ为反应物先脱去吡唑上的质子, 生成阴离子中间物, 然后碘甲烷分别进攻中间物吡唑环上的2个氮原子, 生成两种异构产物; 反应途径Ⅱ为反应物通过分子间氢转移存在两种异构体, 碘甲烷直接进攻每个异构反应物吡唑上的氮原子, 形成中间物, 然后脱去碘化氢, 生成产物. 计算结果表明, 途径Ⅱ应为主要反应途径. 还找出了两种异构产物间甲基迁移反应的过渡态, 得出该反应的活化能为278.5 kJ/mol, 在常温下甲基迁移反应不容易进行.     

芴羟甲基化合成9-芴甲醇过程中脱水产物生成的影响因素及机理

以多聚甲醛为羟甲基化试剂,在碱催化下芴一步生成9-芴甲醇过程极易发生单分子共轭碱消除,脱水生成富烯化合物,导致9-芴甲醇的选择性下降.为实现对该过程的调控,本文考察了温度、碱的种类、乙醇和多聚甲醛的添加等对9-芴甲醇脱水反应的影响,并结合动力学计算和同位素示踪,推测了芴羟甲基化合成9-芴甲醇过程中副产物生成的机理.结果表明,升高温度、增加碱性和添加甲醛有利于脱水反应发生.乙醇通过氢键作用促进脱水反应,添加量大时会导致芴负离子和9-芴甲醇负离子发生质子化作用.中间体可能会发生分子内氢传递或者夺取芴和9-芴甲醇的9位氢,促进脱水反应发生.     

丙硫咪唑的离子／中性碎片复合物中间体质谱破裂

报道了丙硫咪唑（５－丙硫基－苯并咪唑－２氨基甲酸酯）的电子轰击质谱。利用串联质谱的低能碰撞诱导解离（ＣＩＤ）技术研究了此化合物的单分子解离，并提出了可能的离子／中性碎片复合筘间体碎裂机理，用来解释在质谱碎裂过程中出现的氢迁移（尤其是远距离的氢迁移）现象。     

2—羟基—4—邻苯二甲酰亚胺基丁酸的氢迁移反应

在甲烷为反应气的化学电离质谱条件下，质子化的２－羟基－４－邻苯二甲酰亚胺基丁酸的单分子质谱碎裂产生了ｍ／ｚ１４８的碎片离子，表明其碎裂过程发生了氢迁移反应，ＡＭ在分子轨道的理论计算结果为可能的质子化位置提供了理论依据；建立在氘代同位素标记和碰撞诱导解离实验的基础上，我们提出此离子的形成可能同时存在单氢迁移和双氢迁移，一些质谱图中的物征碎片中离子为可能的ＭｃＬａｆｆｅｒｔｙ重排和离子／中性（碎片）复