气态丙烯酸光致脱羧反应AM1法研究

半经验的自洽场分子轨道法(AM1)被用来研究激发单态(~1ππ~*)和三态(~3ππ~*)丙烯酸的脱羧反应. 计算结果支持Robert等人提出的光解机理. 与实验结合. 进一步推测, 丙烯酸光致脱羧反应的第一步, 是沿单态途径进行, 第二步沿三态途径进行. 单态和三态反应途径中的反应物、过渡态、中间体和产物都用能量梯度技术进行了优化. 对于过渡态和中间体, 还作了振动分析, 确证它们分别是一级鞍点和能量极小值点.     

2，3－二甲基－1－对氯苯磺酰基咪唑啉盐与邻氨基苯酚反应的量子化学研究

用量子化学方法对叶酸辅酶模型化合物2，3－二甲基－1－对氯苯磺酰基咪唑 啉盐与邻氨基苯酚的反应进行了理论研究。结果表明，咪唑啉环有两种开环方式， 反应可以通过两种途径实现，得到较稳定的中间体或者实现一碳单元的完全转移。 通过优化计算所有步骤的中间体和过渡态的结构可知，各个中间体和过渡态具有不 同的构型、构象，有些过程的构象变化是进行下一步反应所必需的，在所有过程中 质子转移步骤过渡态的能量最高，是反应的限速步骤。     

基态氧(3^O2)氧化硅烯的密度泛函计算研究

采用密度泛函[B3LYP(full)/6-311+G^*]方法研究了基态氧(3^O2)氧化硅烯(Si2H4)的机理。计算了三重态初始中间体(IM(T1)到单重态中间体IM2(S0)反应交叉势能面,报道了各反应中间体、产物和过渡态的构型和能量,用频率分析方法对各过渡态进行了验证,进一步用IRC方法对主要的基元反应进行了考察,确定了历经生成1,2-二氧环氧硅烷中间体的氧化过程的主要反应通道。     

3-羟基-3-甲基-2-丁酮和苯甲酰甲酸甲酯热分解反应的 理论研究

用从头算的方法在6-31G水平上研究了3-羟基-3-甲基-2-丁酮(1)和苯甲酰甲酸甲酯(2)热分解反应的机理。结果是:前一反应是经历五元环过渡态到达氢键中间体,它接着直接分解成乙醛的异构体和丙酮,最后乙醛的异构体异构化成乙醛;后一反应经历六元环过渡态形成中间体1(INT1),中间体1(INT1)直接分解成中间体2(INT2)和甲醛,中间体2(INT2)经过第二个过渡态分解成苯甲醛的异构体和一氧化碳,最后苯甲醛异构体异构化成苯甲醛。其中氢迁过程是反应的速控步骤。在MP~2/6-31G//HF/6-31G+ZPE水平上,对应于这两个反应速控步骤的活化位垒分别是251.42kJ/moL和247.94kJ/mol。采用传统过渡态理论计算了两反应的热反应速率常数,理论的计算结果与实验值吻合较好。     

金属Ir4 Cluster催化丙烯加氢反应势能面的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)对金属Ir4 cluster催化丙烯Propene加氢反应的反应机理进行了理论研究. 在B3LYP理论水平下优化了反应通道上反应物、中间体、过渡态和产物各驻点物种的几何构型, 构建了该反应的基态势能面. 计算结果表明, Ir4 cluster催化丙烯加氢反应, 主要通过3条反应通道(c,d和e)进行. 主反应通道c 是H1原子先经过中间体1加成到丙烯的边端C上形成中间体3, 然后H2原子经过渡态TS3—5, 中间体5和过渡态TS5-P加成到中间C上生成产物P. c通道无论从动力学角度还是热力学角度都是最有利的; 反应通道d和e中的最高势垒和通道c上的相比差别不大, 具有一定的竞争性, 是次通道.     

反式共轭类碳烯CH2=CH-CH=C:LiF氢迁移反应的DFT研究

应用密度泛函理论DFT方法,在B3LYP/6-31G*水平上研究了反式共轭类碳烯CH2=CH-CH=C∶LiF的氢迁移反应.计算优化了反应过程中的所有反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,通过频率振动分析确定中间体和过渡态.结果表明,在β位上的H原子迁移过程中,经历一个带有三元环结构的中间体和两个带有三元环结构的过渡态.第一步反应势垒较大.     

4-三甲基硅-1-丁烯-3-炔合成反应机理的密度泛函法研究

借助于G03W程序的B3LYP方法,对Pd催化三甲基硅乙炔与溴乙烯生成4-三甲基硅-1-丁烯-3-炔历程中的反应物、中间体、过渡态以及产物的分子几何构型、能量等进行了优化,获得了反应势能面上各反应驻点的几何构型及其活化能,并确定了过渡态的结构,同时利用过渡态理论研究了其反应速率,探讨了反应机理.计算结果表明,Sonogashira反应历程中的最大吉布斯自由能出现在炔基加成阶段,ΔG298为150.72kJ/mol,即炔基加成为整个反应的决速步.     

DFT研究Schrock钼催化剂催化的丙烯和丙烯腈复分解反应机理

使用密度泛函理论方法研究了Schrock钼催化剂催化的丙烯和丙烯腈复分解反应机理。研究结果表明：所有金属环丁烷中间体都是三角双锥结构,配体OCF₃和NMe占据三角双锥结构的2个顶点。大部分过渡态具有与金属环丁烷中间体相似的结构特征。Schrock钼催化剂催化的丙烯和丙烯腈的复分解反应包含了3个反应步骤。基于不同通道过渡态结构的相对能量,我们预测顺式和反式产物的产率为9∶1,这个结果与实验事实吻合得很好。     

3,4,4-三甲基-1-乙酰基咪唑啉盐向邻苯二胺转移一 碳单元反应的理论研究

用PM3-MO半经验方法对叶酸辅酶模型化合物3,4,4-三甲基-1-乙酰基咪唑啉盐向邻苯二胺转移一碳单元的反应进行了理论研究。结果表明,咪唑环有两种开环方式,该反应可能通过两种途径实现,每一种途径都经历了六个反应步骤,包括两次质子转移步骤,其中第二次质子转移是限速步骤。优化计算了所有步骤的中间体和过渡态的结构,各个中间体和过渡态具有不同的构型,构象和能量。     

3,4,4-三甲基-1-乙酰基咪唑啉盐向邻苯二胺转移一 碳单元反应的理论研究

用PM3-MO半经验方法对叶酸辅酶模型化合物3,4,4-三甲基-1-乙酰基咪唑啉盐向邻苯二胺转移一碳单元的反应进行了理论研究。结果表明,咪唑环有两种开环方式,该反应可能通过两种途径实现,每一种途径都经历了六个反应步骤,包括两次质子转移步骤,其中第二次质子转移是限速步骤。优化计算了所有步骤的中间体和过渡态的结构,各个中间体和过渡态具有不同的构型,构象和能量。     

反式共轭类碳烯CH_2CH—CHC∶LiF氢迁移反应的DFT研究

应用密度泛函理论DFT方法,在B3LYP/6-31G*水平上研究了反式共轭类碳烯CH2CH—CHC∶LiF的氢迁移反应.计算优化了反应过程中的所有反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,通过频率振动分析确定中间体和过渡态.结果表明,在β位上的H原子迁移过程中,经历一个带有三元环结构的中间体和两个带有三元环结构的过渡态.第一步反应势垒较大.     

CH_3自由基和O（~3P）反应机理的量子化学研究

用分子轨道从头计算MP2（full）方法和密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法 研究了CH_3自由基和三线态O原子反应的微观机理，优化得到了反应途径上的反应 物、过渡态、中间体和产物的几何构型，通过振动分析对过渡态和中间体构型进行 了确认，在G3不平上计算了能量，同时用经典过渡态理论对该反应的绝对速率常数 进行了理论计算。研究结果表明：CH_3自由基与O（~3P）反应有四条不同的放热反 应通道，主反应通道为IM1→TS1→CH_2O + H，同时反应可彻底裂解生成CO, H_2 及H。     

CH3(2A′)自由基与臭氧反应机理的量子化学研究

用量子化学UMP2方法，在6-311++G**基组水平上研究了CH3(2A′)自由基与臭氧反应机理，全参数优化了反应过程中反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型，在UQCISD(T)/6-311++G**水平上计算了它们的能量；并对它们进行了振动分析，以确定中间体和过渡态的真实性；同时应用经典过渡态理论计算了反应的速率常数，并与实验值进行了比较, CH3自由基与臭氧反应速率常数的理论计算结果为: 4.73×10－14 cm3•molecule－1•s－1，与实验报导的结果(k=2.52×10－14 cm3•molecule－1•s－1)很接近，同时发现CH3(2A′)自由基与O3的反应是强放热反应.     

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．     

Cu催化水煤气的变换反应机理

采用密度泛函理论(DFT), 对Cu催化水煤气变换反应三种可能的微观机理进行了理论研究. 在GGA-PW91理论水平下优化了反应通道上各驻点(反应物、中间体、过渡态和产物)的几何构型, 并通过频率分析对过渡态进行了验证. 研究结果表明, 甲酸根机理的可能性最小, 羧基机理与氧化还原机理的可能性较大, 且与氧化还原机理相比, 羧基机理因在反应过程中有中间体COOH(s)生成, 且它与OH(s)发生歧化反应仅需越过3.8 kJ·mol-1的活化能垒, 所以反应更易遵循这条路径进行.     

O~3＋NH→HNO＋O~2反应机理的量子化学研究

用密度泛函(DFT)的B3LYP方法(6－31++G^*^*)研究了臭氧与NH自由基反应的微观机理,优化得到反应途径上的反应物,过渡态,中间体和产物的构型,通过振动分析对过渡态和中间体进行了确认。对单点用QCISD(T)/6－31++G^*^*方法计算能量,同时进行零点能校正。研究结果表明：NH与O~3反应有两条不同的反应通道,且均表现为亲电反应特征,两条不同的反应均为强放热反应。     

O~3＋NH→HNO＋O~2反应机理的量子化学研究

用密度泛函(DFT)的B3LYP方法(6－31++G^*^*)研究了臭氧与NH自由基反应的微观机理,优化得到反应途径上的反应物,过渡态,中间体和产物的构型,通过振动分析对过渡态和中间体进行了确认。对单点用QCISD(T)/6－31++G^*^*方法计算能量,同时进行零点能校正。研究结果表明：NH与O~3反应有两条不同的反应通道,且均表现为亲电反应特征,两条不同的反应均为强放热反应。     

咪唑与单线态氧(1O2)1,2-环加成反应的理论研究

采用较新的半经验分子轨道方法Austin Model 1(简称AM1方法), 辅以Berny梯度优化方法, 对单线态氧(~1O_2)与咪唑的1,2-环加成反应,进行了理论研究。计算获得实验尚未检测到的4,5-二氧环丁烷(4,5-dioxetane)的结构, 并在反应势能面上找到单重态双自由基中间体及通过该中间体的两步反应的过渡态。通过对过渡态的结构特征、虚振动方向以及对反应过程的电荷分布情况、轨道相互作用等的分析, 说明该反应是经由单重态双自由基中间体的分步反应。两步反应的活化势垒分别为39.2 kJ·mol~(-1)和150.5 kJ·mol~(-1)。     

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.     

咪唑与单线态氧(~1O_2)1,2-环加成反应的理论研究

采用较新的半经验分子轨道方法Austin Model 1(简称AM1方法),辅以Berny梯度优化方法,对单线态氧(~1O_2)与咪唑的1,2-环加成反应,进行了理论研究。计算获得实验尚未检测到的4,5-二氧环丁烷(4,5-dioxetane)的结构,并在反应势能面上找到单重态双自由基中间体及通过该中间体的两步反应的过渡态。通过对过渡态的结构特征、虚振动方向以及对反应过程的电荷分布情况、轨道相互作用等的分析,说明该反应是经由单重态双自由基中间体的分步反应。两步反应的活化势垒分别为39.2kJ·mol~(-1)和150.5kJ·mol~(-1)。