CH2SH与NO2双自由基反应机理的理论研究

在B3LYP/6-311＋＋G(2df,p)水平上优化了标题反应驻点物种的几何构型, 并在相同水平上通过频率计算和内禀反应坐标(IRC)分析对过渡态结构及连接性进行了验证. 采用双水平计算方法HL//B3LYP/6-311＋＋G(2df,p)对所有驻点及部分选择点进行了单点能校正, 构建了CH2SH＋NO2反应体系的单重态反应势能剖面. 研究结果表明, CH2SH与NO2反应体系存在4条主要反应通道, 两个自由基中的C与N首先进行单重态耦合, 形成稳定的中间体HSCH2NO2 (a). 中间体a经过C—N键断裂和H(1)—O(2)形成过程生成主要产物P1 (CH2S＋trans-HONO), 此过程需克服124.1 kJ•mol－1的能垒. 中间体a也可以经过C—N键断裂及C—O键形成转化为中间体HSCH2ONO (b), 此过程的能垒高达238.34 kJ•mol－1. b再经过一系列的重排异构转化得到产物P2 (CH2S＋cis-HONO), P3 (CH2S＋HNO2)和P4 (SCH2OH＋NO). 所有通道均为放热反应, 反应能分别为－150.37, －148.53, －114.42和－131.56 kJ•mol－1. 标题反应主通道R→a→TSa/P1→P1的表观活化能为－91.82 kJ•mol－1, 此通道在200～3000 K温度区间内表观反应速率常数三参数表达式为kCVT/SCT＝8.3×10－40T4.4 exp(12789.3/T) cm3•molecule－1•s－1.     

类锗烯H2C=GeLiCl与RH(R=F,OH, NH2)的插入反应

采用DFT B3LYP和QCISD方法研究了不饱和类锗烯H2C=GeLiCl与RH(R=F, OH, NH2)的插入反应. 在B3LYP/6-311+G(d,p)水平上优化了反应势能面上的驻点构型. 结果表明, H2C=GeLiCl与HF、H2O 或NH3发生插入反应的机理相同. QCISD/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-311+G(d,p)计算的三个反应的势垒分别为173.53、194.48和209.05 kJ·mol-1, 反应热分别为60.18、72.93和75.34 kJ·mol-1. 相同条件下发生插入反应时, 反应活性顺序都是H—F>H—OH>H—NH2.     

三重态类硅烯HB＝SiLiF的结构及其与R—H(R=F,OH,NH_2)的插入反应

用密度泛函理论(DFT)和二次组态相互作用(QCISD)方法研究了三重态类硅烯HB=SiLiF的结构及其与RH(R=F,OH,NH2)的插入反应.计算结果表明,类硅烯HB=SiLiF有三种平衡构型,其中四元环构型能量最低,是其存在的主要构型.HB=SiLiF与HF,H2O和NH3发生插入反应的机理相同.QCISD/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-311+G(d,p)计算的三个反应的势垒分别为124.85,140.67和148.16kJ·mol-1,反应热分别为-2.22,20.08和23.22kJ·mol-1.相同条件下发生插入反应时,反应活性都是H—FH—OHH—NH2.     

CH3SH与NO2的反应机理及动力学

在G3B3, CCSD(T)/6-311＋＋G(d,p)//B3LYP/6-311＋＋G(d,p)水平上详细研究了CH3SH与基态NO2的微观反应机理. 在B3LYP/6-311＋＋G(d,p)水平得到了反应势能面上所有反应物、过渡态和产物的优化构型, 通过振动频率分析和内禀反应坐标(IRC)跟踪验证了过渡态与反应物和产物的连接关系. 在CCSD(T)/6-311＋＋G(d,p)和G3B3水平计算了各物种的能量, 得到了反应势能面. 利用经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)并结合小曲率隧道效应模型(SCT), 分别计算了在200～3000 K温度范围内的速率常数kTST, kCVT和kCVT/SCT. 研究结果表明, 该反应体系共存在5个反应通道, 其中N进攻巯基上H原子生成CH3S＋HNO2的通道活化势垒较低, 为主要反应通道. 动力学数据也表明, 该通道在200～3000 K计算温度范围内占绝对优势, 拟合得到的速率常数表达式为k1CVT/SCT＝1.93×10－16T0.21exp(－558.2/T) cm3&;#8226;molecule－1&;#8226;s－1.     

CH2SH与NO2双自由基反应机理的理论研究

在B3LYP/6-311＋＋G(2df,p)水平上优化了标题反应驻点物种的几何构型, 并在相同水平上通过频率计算和内禀反应坐标(IRC)分析对过渡态结构及连接性进行了验证. 采用双水平计算方法HL//B3LYP/6-311＋＋G(2df,p)对所有驻点及部分选择点进行了单点能校正, 构建了CH2SH＋NO2反应体系的单重态反应势能剖面. 研究结果表明, CH2SH与NO2反应体系存在4条主要反应通道, 两个自由基中的C与N首先进行单重态耦合, 形成稳定的中间体HSCH2NO2 (a). 中间体a经过C—N键断裂和H(1)—O(2)形成过程生成主要产物P1 (CH2S＋trans-HONO), 此过程需克服124.1 kJ•mol－1的能垒. 中间体a也可以经过C—N键断裂及C—O键形成转化为中间体HSCH2ONO (b), 此过程的能垒高达238.34 kJ•mol－1. b再经过一系列的重排异构转化得到产物P2 (CH2S＋cis-HONO), P3 (CH2S＋HNO2)和P4 (SCH2OH＋NO). 所有通道均为放热反应, 反应能分别为－150.37, －148.53, －114.42和－131.56 kJ•mol－1. 标题反应主通道R→a→TSa/P1→P1的表观活化能为－91.82 kJ•mol－1, 此通道在200～3000 K温度区间内表观反应速率常数三参数表达式为kCVT/SCT＝8.3×10－40T4.4 exp(12789.3/T) cm3•molecule－1•s－1.     

不饱和类硅烯H2C＝SiMBr (M＝Li, Na)的DFT研究

采用密度泛函理论方法, 在B3LYP/6-311G (d,p)水平上研究了不饱和类硅烯H₂C＝SiMBr (M＝Li, Na)的结构. 结果表明, 不饱和类硅烯H₂C＝SiLiBr与H₂C＝SiNaBr各有三种平衡构型, 其中非平面的p-配合物型构型能量最低, 是这两种不饱和类硅烯存在的主要构型. 对平衡构型间异构化反应的过渡态进行了计算, 求得了转化势垒. 计算预言了最稳定构型的振动频率和红外强度.     

普鲁士蓝类配位聚合物KCd[Cr(CN)6]•H2O的合成、 结构及多孔性能研究

以Cd2＋和[Cr(CN)6]3－为建筑基元通过自组装合成普鲁士蓝类配位聚合物KCd[Cr(CN)6]•H2O (1•H2O), 并用红外光谱、元素分析、单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、热重分析和氮气吸附脱附等手段对其进行了表征. 配位聚合物1•H2O属于面心立方晶系, 空间群Fm-3m, 晶胞参数: a＝b＝c＝1.09059 mn, α＝β＝γ＝90°. 配位聚合物1•H2O是由K＋, Cd2＋, [Cr(CN)6]3－离子和一个结晶水分子组成的三维多孔结构. 热重分析结果表明失水样品1的骨架结构在120～ 200 ℃之间保持稳定. 氮气吸附脱附研究表明: 失水样品1具有683.6 m2•g－1的比表面积, 氮气最大吸附量为8.83 mmol•g－1.     

过氧氢自由基HO_2与CH_2S的反应机理及动力学

采用密度泛函理论B3LYP方法,在6-311＋＋G（d,p）基组水平研究了HO2与CH2S的微观反应机理.在CCSD（T）/6-311＋＋G（d,p）//B3LYP/6-311＋＋G（d,p）水平上获得了势能面.利用经典过渡态理论（TST）与变分过渡态理论（CVT）并结合小曲率隧道效应模型（SCT）,计算了反应通道在2...     

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.     

CH3SS与XO (X＝F,Cl, Br)反应过程的电子密度拓扑研究

利用MP2/6-311＋＋G(d,p)//B3LYP/6-311＋＋G(d,p)对CH3SS与XO (X＝F, Cl, Br)的反应机理进行了研究. 着重从电子密度拓扑分析角度讨论了化学键的生成和断裂. 计算结果表明单线态反应为主要反应通道, 且由于该通道的反应能垒低、放热明显, 说明CH3SS与XO在大气中比较容易进行. 电子密度拓扑分析表明, 在单线态抽氢反应通道中存在着四元环状过渡结构, 随着反应进行, 此四元环状过渡结构通过一个T-型结构变为三元环状过渡结构, 最后环状结构消失得到产物.     

Theoretical study on the insertion reactions of the germylenoid H2GeClMgCl with RH (R = F, OH, NH2)

The insertion reactions of the germylenoid H₂GeClMgCl with RH (R = F, OH, NH₂) have been studied by using the DFT B3LYP and QCISD methods. The geometries of the stationary points on the potential energy surfaces of the reactions were optimized at the B3LYP/6-311+G(d, p) level of theory. The calculated results indicate that all the mechanisms of the three insertion reactions are identical to each other. The QCISD/6-311++G(d, p)//B3LYP/6-311+G(d, p) calculated potential energy barriers for the three insertion reactions of R = F, OH, and NH₂ are 164.62, 193.30, and 200.73 kJ mol^?1, and the reaction energies for the three reactions are ?57.46, ?35.65, and ?22.22 kJ mol^?1, respectively. Under the same situation, the insertion reactions should occur easily in the following order H-F > H-OH > H-NH₂. In THF solvent the insertion reactions get more difficult than in gas phase.     

不饱和类锗烯H2C=GeLiCl的DFT研究

采用密度泛函理论方法, 在B3LYP/6-311G(d, p)水平上研究了不饱和类锗烯H2C=GeLiCl的结构及异构化反应. 结果表明, 不饱和类锗烯H2C=GeLiCl有三种平衡构型, 其中非平面的p-配合物型构型能量最低, 是其存在的主要构型. 对平衡构型间异构化反应的过渡态进行了计算,求得了转化势垒. 计算预言了最稳定构型的振动频率和红外吸收强度.     

NH_2(~2B_1)与CH_4反应机理的理论研究

在密度泛函理论 B3LYP/6 -31 1 G*水平下 ,研究了 NH2 与 CH4的反应机理 .通过振动频率和内禀反应坐标 ( IRC)分析 ,对反应过渡态进行了确认 .在 QCISD( T) /6 -31 1 G*水平下进行了单点能计算 ,并进行了零点能校正 ,结果表明 ,反应 NH2 + CH4NH3 + CH3 是主要的反应通道 .     

H2FCS单分子分解反应的直接动力学研究

采用量子化学QCISD(T)/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-311+G(d,p)方法研究了H2FCS单分子分解反应的微观动力学性质, 构建了反应势能剖面. 利用经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)并结合小曲率隧道效应模型(SCT), 分别计算了在200～3000 K温度范围内的速率常数kTST、kCVT和kCVT/SCT. 计算结果表明, H2FCS可经过不同的反应通道生成10种小分子产物, 脱H反应和HF消去反应为标题反应的主反应通道, 其中HF消去反应产物HCS可由两条反应通道生成. 在200~3000 K温度区间内得到三条反应通道的表观反应速率常数三参数表达式分别为 , 和 . 速率常数计算结果显示, 量子力学隧道效应在低温区间对反应速率常数的影响显著, 而变分效应在计算温度范围内可以忽略.     

CH3CH2S自由基H迁移异构化及裂解反应的理论研究

采用密度泛函方法(B3LYP)在6-311+G(d,p)基组水平上研究了CH3CH2S自由基H迁移异构化以及裂解反应的微观动力学机理. 在QCISD(T)/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-311+G(d,p)+ZPE水平上进行了单点能校正. 利用经典过渡态理论(TST)与变分过渡态理论(CVT)分别计算了在200~2000 K温度区间内的速率常数kTST和kCVT, 同时获得了经小曲率隧道效应模型(SCT)校正后的速率常数kCVT/SCT. 研究结果表明, CH3CH2S自由基1,2-H迁移、1,3-H迁移、C—C键断裂和β-C—H键断裂反应的势垒ΔE≠分别为149.74, 144.34, 168.79和198.29 kJ/mol. 当温度低于800 K时, 主要发生1,2-H迁移反应, 高于1800 K时, 主要表现为C—C键断裂反应, 在1300—1800 K范围内, 1,3-H迁移反应是优势通道, 在计算的整个温度段内, β-C—H键断裂反应可以忽略.     

Gaseous reaction mechanism of C2F radical with water

The kinetic properties of the carbon-fluorine radicals are little understood except those of CFn (n =1-3). In this article, a detailed mechanistic study was reported on the gas-phase reaction between the simplest pi-bonded C2F radical and water as the first attempt to understand the chemical reactivity of the C2F radical. Various reaction channels are considered. The most kinetically competitive channel is the quasi-direct hydrogen-abstraction route forming P5 HCCF + OH. At the CCSD(T)/6-311+G(2d,2p)//B3LYP/6-311G(d,p)+ZPVE, CCSD(T)/6-311+G(3df,2p)//QCISD/6-311G(d,p)+ZPVE and Gaussian-3//B3LYP/6-31G(d) levels, the overall H-abstraction barriers (4.5, 4.7, and 4.2 kcal/mol) for the C2F + H2O reaction are comparable to the corresponding values (5.5, 3.7, and 5.7 kcal/mol) for the analogous C2H + H2O reaction. This suggests that C2F is a reactive radical like the extensively studied C2H, in contrast to the situation of the CF and CF2 radicals that have much lower reactivity than the corresponding hydrocarbon species. Thus, the C2F radical is expected to play an important role in the combustion processes of the carbon-fluorine chemistry. Furthermore, addition of a second H2O can catalyze the reaction with the H-abstraction barrier significantly reduced to a marginally zero value (0.5 kcal/mol). This is also indicative of the potential relevance of the title reactions in the low-temperature atmospheric chemistry.     

Guided ion beam and theoretical study of the reactions of Ir+ with H2, D2, and HD

We present the kinetic energy dependence of reactions of the late third-row transition metal cation Ir(+) with H(2), D(2), and HD measured using a guided ion beam tandem mass spectrometer. A flow tube ion source produces Ir(+) ions in its electronic ground state term and primarily in the ground spin-orbit level. Corresponding state-specific reaction cross sections are obtained. The kinetic energy dependence of the cross sections for forming IrH(+) and IrD(+) are analyzed to give a 0 K bond dissociation energy of D(0)(Ir(+)-H) = 3.12 +/- 0.06 eV. Ab initio calculations at the B3LYP/HW+/6-311+G(3p), BHLYP/HW+/6-311+G(3p), and QCISD(T)/HW+/6-311+G(3p) levels performed here show reasonable agreement with the experimental bond energies and with the previous theoretical values available. Theory also provides the electronic structures of these species and the reactive potential energy surfaces. We also compare this third-row transition metal system with those of the first-row and second-row congeners Co(+) and Rh(+). We find that Ir(+) has a stronger M(+)-H bond, which can be explained by the lanthanide contraction and relativistic effects that alter the relative size of the valence s and d orbitals. Results from reactions with HD provide insight into the reaction mechanisms and indicate that Ir(+) reacts largely via an insertion mechanism, in contrast with the lighter group 9 metal ions Co(+) and Rh(+) which react via direct mechanisms.