SN2反应X-l+CH3XrXlCH3+X-r(Xl=Xr=F, Cl, Br, I)的价键方法研究

应用最近发展的价键组态相互作用(VBCI)方法计算了SN2反应X-l+CH3Xr→XlCH3+X-r(Xl=Xr=F, Cl, Br, I)的反应能垒和价键相关参数. 计算结果表明, VBCI能垒与采用分子轨道理论的CCSD(T)方法计算的能垒相一致. 讨论了SN2反应的反应参数.     

SN2反应Xl^-＋CH3Xr→XlCH3＋Xr^-（X1=Xr=F，Cl，Br，I）的价键方法研究

应用最近发展的价键组态相互作用(VBCI)方法计算了SN2反应Xl^- CH3Xr→XlCH3 Xr^-(X1=Xr=F，Cl，Br，I)的反应能垒和价键相关参数．计算结果表明．VBCI能垒与采用分子轨道理论的CCSD(T)方法计算的能垒相一致．讨沦了SN2反应的反应参数、     

Fe+与CH3X（X=Cl,Br,I）反应的理论研究

铁及其复合物催化的C—X键功能化日益引起人们的重视.采用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/def2-SVP水平下详细研究了Fe+与CH3X(X=Cl,Br,I)的反应活性和机理.计算结果表明标题反应存在两种反应机制,即插入机制和SN2机制.从机理上来看,在插入机理中,反应都始于Fe+离子从侧面进攻CH3X,生成产物FeX+和CH3;而在SN2机制中,反应则始于Fe+离子从背后进攻CH3X,生成产物3FeCH+和X.从我们的计算可以看出,四重态或六重态下的Fe+离子在C—X键活化中展现了截然不同的催化活性;在所有通道中,都以四重态为主导;SN2机制中相对较高的决速能垒使其丧失了竞争性.再者,计算表明在所有的插入机制中,所有通道都是放热的,而在SN2机制中,仅有X=I时,反应是放热的.此外,计算表明这些反应属于两态反应活性,两种机制中,在反应的入口和出口存在最小能量交叉点.此外,反应途径电子结构追踪分析表明自旋极化对能量影响较大,调控着反应采取的反应通道和主副产物比例.通过本文的理论研究,尤其是详细的电子结构分析,为铁催化剂活化C—X键和C—C耦联反应提供了线索和以铁为基的催化剂设计提供理论依据.     

Fe2+活化CH3X（X=H,Cl）中C—H,C—Cl键的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)详尽地研究了Fe2+与CH3X(X=H,Cl)的反应机理.结果表明在所有通道中,反应4的H提取能垒最低(Ga=0.23 kcal/mol),氧化插入机制和SN2取代机制没有竞争性.详尽的电子结构分析表明由于金属3d与底物的σ*C—X可以最好的重叠,从而Fe2+从前端进攻C—X键有利于反应.该研究揭示了其微观本质,为Fe2+活化C—X键等相关研究提供理论线索和依据.     

气相离子对SN2反应LiY+CH3Cl→CH3Y+LiCl(Y=F～I) 的密度泛函理论研究

在双分子亲核取代反应中,常见的亲核试剂是各种阴离子或中性分子.当亲核试剂是中性的离子化合物时,就有可能发生离子对SN2反应.尽管关于这种离子对SN2反应已有一些实验结果[1,2],但相应的理论研究报道仅限于少量的对称取代反应[3].本文采用密度泛函理论,在B3LYP/6-311+G(d,p)水平上对离子对SN2反应LiY+CH3Cl→CH3Y+LiCl(Y=F,Cl,Br,I)进行了计算研究,并与相应的阴离子SN2反应Y-+CH3Cl→CH3Y+Cl-(Y=F,Cl,Br,I)进行了比较,得到了一些有价值的结论,这些结论能帮助我们更深入地了解离子对SN2反应所遵循的规律.     

Sn(Ⅱ)-X和Sn(Ⅳ)-X (X=O,S,N,C,P,As,Se,Te,F,Cl,Br,I)键价参数

基于剑桥晶体数据库中同配配合物的Sn(Ⅱ)-X和Sn(Ⅳ)-X (X=O,S,N,C,P,As,Se,Te,F,Cl,Br,I)键长数据,采用键价参数B=0.037 nm拟合得到Sn(Ⅱ)-X和Sn(Ⅳ)-X的键价参数R0,这样拟合的经验参数R0中有一些是首次推出.本文所报道的Sn(Ⅱ)-O键基于B=0.037 nm的R0值(0.1956 nm)可适用于多数Sn(Ⅱ)呈各种配位数时的氧化态指定,而文献报道的B=0.055 nm和R0=0.1859 nm主要对于低配位的情况能取得Sn(Ⅱ)原子价态指定的较好结果.本研究证明,进一步研究键价参数对键价和(BVS)计算至关重要的那些可能的因素实乃当务之急.     

CH_2CO+CH_2的多通道反应的理论研究

利用密度泛函(DFT)和自然键轨道理论(NBO)及高级电子耦合簇[CCSD(T)]和电子密度拓扑(AIM)方法,对单重态和三重态CH2与CH2CO反应的微观机理进行了研究.在B3LYP/6-311+G(d,p)水平上优化了反应通道各驻点的几何构型.在CCSD(T)/6-311+G(d,p)水平上计算了各物种的单点能量,并对总能量进行了校正.计算表明,单重态CH2与CH2CO的C-H键可发生插入反应,与C=C、C=O可发生加成反应,存在三条反应通道,产物为CO和C2H4,从能量变化和反应速控步骤能垒两方面考虑,反应II更容易发生.对反应通道中的关键点进行了自然键轨道及电子密度拓扑分析.三重态CH2与CH2CO的反应存在三条反应通道,一条是与C-H键的插入反应,另一条是三重态CH2与C=C发生加成反应,产物为CO和三重态C2H4,通道II势垒较低,更容易发生.最后一条涉及双自由基的反应活化能最大,最难发生.     

Sn(II)―X和Sn(IV)―X (X=O,S, N,C, P,As, Se,Te, F,Cl, Br,I)键价参数

基于剑桥晶体数据库中同配配合物的Sn(Ⅱ)―X和Sn(Ⅳ)―X(X=O,S,N,C,P,As,Se,Te,F,Cl,Br,I)键长数据,采用键价参数B=0.037nm拟合得到Sn(Ⅱ)―X和Sn(Ⅳ)―X的键价参数R0,这样拟合的经验参数R0中有一些是首次推出.本文所报道的Sn(Ⅱ)―O键基于B=0.037nm的R0值(0.1956nm)可适用于多数Sn(Ⅱ)呈各种配位数时的氧化态指定,而文献报道的B=0.055nm和R0=0.1859nm主要对于低配位的情况能取得Sn(Ⅱ)原子价态指定的较好结果.本研究证明,进一步研究键价参数对键价和(BVS)计算至关重要的那些可能的因素实乃当务之急.     

CH3CH2,CH3CHCl,CH3CCl2与NO2反应微观动力学理论研究

运用量子化学密度泛函理论UB3LYP/6-311+G*和高级电子相关校正的偶合簇(CCSD(T)/6-311+G*)方法,对CH3CH2,CH3CHCl和CH3CCl2自由基与NO2反应的机理和动力学进行了理论研究,得到了体系的势能面信息和可能的反应机理.根据计算得到的各反应热力学参数及反应能垒,采用传统过渡态理论计算了各反应在温度T=298 K和T=700 K时的速率常数.研究结果表明,该类反应均通过1个中间体和1个过渡态生成产物,产物分别为CH3CHO+HNO,CH3CHO+ClNO和CH3CClO+ClNO.     

CH2=CCIFhv→·CH=CCIF+H光解反应的理论研究

采用UHF,CIS和CASSCF方法,在aug-cc-pvdz基组水平上对CH2=CCIFhv→·CH=CClF+H的光解反应通道及其后续反应作了研究.计算表明:分子吸收一个光子后,在第一电子激发态(S1)经过一个过渡态解离与Cl原子同侧的C-H键,这与用CIS方法计算垂直激发得到的π→σ*C-H跃迁及其对Frank-Condon点的计算中分子的单占轨道和键电荷密度变化所预测的结果是一致的.光解产物·CH=CCIF(基态)还可再发生反应,经过渡态解离C-Cl键或是C-F键.     

亚胺膦R_3PNH(R =CH_3,Cl)的极性及P-N键性质的理论研究

用从头算方法在B3LYP/ 6 31G 水平上对亚胺膦R3PNH(R =CH3,Cl)进行了理论计算研究。结果表明这两种亚胺膦的极性 ,P -N键性质及分子轨道存在明显差异 ,亚胺膦 (CH3) 3P =NH及其P -N键的极性很强 ,而Cl3P =NH的极性则较弱。与Cl3P =NH相比 (CH3) 3P =NH可能是较好的类Wittig反应试剂。     

CH_3SH+CN微观反应机理的理论研究

采用BMC-CCSD//B3LYP/6-311G(d,p)方法对CH3SH+CN反应机理进行了详细的理论研究.反应中涉及的各稳定点的构型、振动频率和零点能在B3LYP/6-311G(d,p)水平下计算得到,计算结果表明,该反应存在两种反应机理,5条可能的反应通道.SN2机理由于能垒太高,与直接氢抽提机理相比可以忽略.该反应的最可行通道为CN中的C原子进攻SH中的H原子经由一个前期和一个后期分子络合物生成产物CH3S和HCN.计算得到的反应焓变与已有实验值非常吻合.     

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.     

CH_2=CClF→(hv) ·CH=CClF+H光解反应的理论研究

采用UHF,CIS和CASSCF方法,在aug-cc-pvdz基组水平上对CH2=CClF?h?v→?CH=CClF+H的光解反应通道及其后续反应作了研究.计算表明:分子吸收一个光子后,在第一电子激发态(S1)经过一个过渡态解离与Cl原子同侧的C—H键,这与用CIS方法计算垂直激发得到的π→σ*C-H跃迁及其对Frank-Condon点的计算中分子的单占轨道和键电荷密度变化所预测的结果是一致的.光解产物?CH=CClF(基态)还可再发生反应,经过渡态解离C—Cl键或是C—F键.     

化学反应的价键理论研究

根据价键波函数的对称性及基态、激发态化学键与键表的对应 ,可以把轨道对称守恒原理和键对称规律表述成“价键结构对称性匹配” .价键结构对称规则通过对反应物和产物的价键结构进行对称性分析 ,可以直接预测化学反应活性 ,无需依赖理论计算结果 .在价键结构对称性分析的基础上 ,应用多VB结构计算方法 ,建立了反应H HLi→H2 Li和H LiH→HLiH(cyclic)→HLi H的曲线交叉VB图 ,讨论了能垒及过渡态的形成机制 .计算结果表明 ,H原子交换反应H LiH HLi H是一个两步过程 .     

H+CH3NO2H2+CH2NO2反应途径和变分速率常数计算研究

采用MP2(FULL)/6-311G**从头算方法, 优化了H+CH3NO2H2+ CH2NO2反应的过渡态结构, 得出该反应的正逆反应的活化位垒分别是82.73和57.14 kJ*mol-1. 沿IRC分析指出该反应是一个H-H键生成和C-H键断裂的协同反应, 而且在反应途径上存在一个引导反应进行的振动模式, 这一反应模式引导反应进行的区间在-0.7～0.2( amu)1/2*a0之间; 在1 000～1 400 K温度范围内, 运用变分过渡态理论(CVT), 计算了该反应的速率常数, 计算结果与实验相一致.     

导出铅(Ⅱ)-卤素键价参数的一条新途径

基于精确的晶体结构数据并设定B=0.037nm以拟合经验参数R0是通常采用的键价参数推导方法.与此相反,作者提出从分子气相电子衍射的键长设定经验参数R0,然后从晶体结构数据拟合经验参数B.以Pb(Ⅱ)—卤素键为例,PbX_2气相电子衍射Pb—X(X=F,Cl,Br,I)键长分别为0.2036,0.2447,0.2598和0.2804nm,经拟合到最佳B值分别为0.0382,0.040,0.040,0.0386nm,与普适参数B值0.037nm有一定的差距.所提出的键价参数不仅得到比较理想的键价值和计算结果,而且保留了键价参数R_0作为单价键长明确的物理意义.     

钨氧键价参数的研究

根据键价理论中的指数方程s_ij=exp[(R_o-r_ij)/B],利用晶体结构报告中不同氧化态n的329个W-O键长数据,选取不同的B值对键价参数R₀进行了拟合,建立了一系列R₀-n线性方程,并进而得到与W氧化态无关的键价参数R₀=0.1896 nm和B=0.028nm.与文献数据比较,本文拟合的键价参数取得了较好的键价和计算结果,讨论了几个应用的实例.     

过渡金属M (M=Cu,Ag, Au)对X…Cl (X = F,Cl, Br)卤键相互作用强度的影响

采用量子化学方法,通过MCH2X…ClF(M=Cu,Ag,Au;X=F,Cl,Br)和CH3X…ClF两类复合物的对比,探讨了过渡金属对卤键相互作用强度的影响.CH3X…ClF复合物只有卤键相互作用,而优化MCH2X…ClF复合物除了得到一种只含有卤键相互作用的构型外,还得到一种含有过渡金属和Cl原子相互作用的稳定构型.含有过渡金属的复合物稳定性明显增加,Ag取代的复合物稳定性增加最为明显,Cu次之,Au最不明显.X原子最负分子表面静电势(MEP)减小是复合物稳定性增加的根本原因.利用自然键轨道(NBO)及分子中原子(AIM)分析进一步对体系的分子间相互作用进行了探讨.二阶稳定化能与键鞍点处拓扑性质的计算结果与相互作用能符合得很好.     

反常蓝移单电子锂键Y…Li-CH3[Y=CH3, CH2CH3, CH(CH3)2, C(CH3)3]体系的结构与性质

在密度泛函理论B3LYP/6-311++G(d,p)及MP2/6-311++G(d,p)水平上研究了单电子锂键复合物Y…Li—CH3[Y=CH3, CH2CH3, CH(CH3)2, C(CH3)3]的结构与性质. 结果表明, 三种单电子锂键复合物H3CH2C…Li—CH3(II), (H3C)2HC…Li—CH3(III)和(H3C)3C…Li—CH3(IV)单电子锂键强度依II(-26.7 kJ·mol-1)相似文献