氢甲酰化反应溶剂效应的量子化学研究

在B3LYP/6-31G(d, p)(Rh和P采用LANL2DZ + Polar)水平下,利用自洽反应场（SCRF）的Onsager模型,系统研究了C6H12、C6H6、THF、CH2Cl2、CH3OH和H2O（相对介电常数ε分别为2.02、2.25、7.58、8.93、32.63和78.39）六种溶剂对乙烯氢甲酰化反应中各驻点的结构和反应机理的影响.分别在上述溶剂中优化了反应物、产物、中间体和过渡态的结构,并计算了自由能和活化自由能.计算结果表明,不同溶剂对反应势能面上各驻点的结构和能量均有一定的影响,而且随着相对介电常数ε的增加,反应的活化自由能下降.水是以上六种溶剂中最佳的溶剂,这与大量的实验研究结果一致.     

Au_(5~25)Pd团簇结构与性质的理论研究

用basin-hopping算法结合密度泛函PBE方法系统搜索了Au5~25Pd团簇的全局稳定结构,并对团簇几何结构,稳定性,Fermi能级,化学硬度和前线轨道进行了分析。计算结果表明,Au5Pd,Au7Pd和Au11Pd团簇为平面结构,其他团簇均为立体结构,与相同原子数纯金团簇结构类似。所有团簇中,Pd原子均位于配位数较高位置。团簇平均结合能随金原子数增大而逐渐增大,并有收敛到某点的趋势。偶数金原子团簇较相邻的奇数金原子团簇稳定。团簇的Fermi能级随团簇增大呈奇偶振荡,偶数金原子团簇的Fermi能级较相邻奇数金原子团簇的低,与金团簇Fermi能级变化类似。Au7Pd,Au12Pd,Au16Pd和Au18Pd团簇化学活性较高。Au5~19Pd团簇中Pd原子优先与CO,烯烃,炔烃等分子形成配位键。CO等小分子仍然吸附到Au20~25Pd团簇的顶点或面中心的金原子。     

杂双核(H)Rh-Cr配合物中乙烯插入RhI—H键反应的密度泛函研究

采用密度泛函理论B3LYP方法研究了配体和配位数对乙烯插入杂双核(CO)₄Cr(m-PH₂)₂RhH(L_n) (L＝CO或PH₃, n＝1或2)配合物中Rh—H键反应的影响. 计算结果表明, 六配位乙烯复合物中乙烯与铑之间轨道相互作用主要为乙烯到铑中心的s供体相互作用; 而五配位乙烯复合物中乙烯与铑中心间相互作用涉及乙烯到铑中心的s供体相互作用和铑到乙烯的p反馈作用. PH₃配体在热力学上不利于该反应. 处于氢配体对位的膦配体能加速乙烯插入反应. 乙烯插入的五配位反应途径占优势. Cr(CO)₄部分的引入降低了乙烯插入反应的活化能.     

杂双核(H)Rh-Cr配合物中乙烯插入RhI—H键反应的密度泛函研究

采用密度泛函理论B3LYP方法研究了配体和配位数对乙烯插入杂双核(CO)₄Cr(m-PH₂)₂RhH(L_n) (L＝CO或PH₃, n＝1或2)配合物中Rh—H键反应的影响. 计算结果表明, 六配位乙烯复合物中乙烯与铑之间轨道相互作用主要为乙烯到铑中心的s供体相互作用; 而五配位乙烯复合物中乙烯与铑中心间相互作用涉及乙烯到铑中心的s供体相互作用和铑到乙烯的p反馈作用. PH₃配体在热力学上不利于该反应. 处于氢配体对位的膦配体能加速乙烯插入反应. 乙烯插入的五配位反应途径占优势. Cr(CO)₄部分的引入降低了乙烯插入反应的活化能.     

CO在M55（M=Cu,Ag,Au）团簇上吸附的密度泛函研究

在全电子相对论BVP86/DNP水平下对CO在Au55,Ag55和Cu55团簇上的吸附进行了比较研究,并考察了电荷对吸附的影响.计算结果表明,CO在Au55团簇上吸附能最大,其次为Cu55团簇,最弱的为Ag55团簇.团簇电荷对C—O键活化和CO与团簇表面原子成键影响较小.金团簇的电荷对吸附能影响较大,而银和铜团簇的电荷对吸附能影响较小.CO吸附到团簇上导致团簇上电子向CO转移.C—O键活化强度与吸附位置密切相关,其中孔位吸附导致C—O键活化程度最大,最弱的为顶位吸附.CO在金团簇上吸附具有较好选择性,而在银和铜团簇上吸附无选择性.     

铑催化烯烃氢甲酰化反应的密度泛函研究

在B3LYP／6-31G(d,P)(Rh和P采用LANL2DZ Polar)水平下,研究了有机膦羰基铑催化乙烯的氢甲酰化反应机理,优化了反应中间体、过渡态和产物的结构．结果表明,乙烯的氢甲酰化反应有两条主要的反应路径,经历了乙烯络合、乙烯插入、膦加成、羰基插入、H2的氧化加成和丙醛还原消除及催化剂的再生等过程．乙烯插入、羰基插入、H2的氧化加成和丙醛还原消除过程中三元环的形成是协同进行的．反应以顺式活性催化剂为起始物,H2的氧化加成是反应速度控制步骤,丙酰基的消除反应是不可逆的．理论结果与实验一致．     

Cu_2~-催化CO氧化反应机理的理论研究

用量子化学密度泛函方法详细研究了双原子铜阴离子Cu-2催化CO氧化形成CO2反应在气相中机理.在UB3LYP结合混合基组水平上,优化了所有反应物,中间体,过渡态和产物的几何构型,并进行了振动分析和波函数稳定性测试.计算结果表明最可能反应通道为CO和O2共吸附到Cu-2,然后形成四元环中间体,最后四元环中间体分解形成产物或另一分子CO进攻四元环中间体从而形成产物.第二个CO分子的协同作用比较小,能垒仅相差0.02eV.最难进行的反应通道为CO从Cu2O-2摘取氧原子形成CO2.Cu-2催化CO氧化反应活性比Au-2好.     

O(3P)与CHBr2反应的理论研究

用量子化学从头算方法对O(3P)原子与CHBr2自由基的反应进行了理论研究.在UMP2/6-31G 的计算水平上优化了反应势能面上各驻点的几何结构,并在QCISD(T)/6-311G 水平上计算了各驻点的单点能量.通过内禀坐标(IRC)计算和振动分析,对反应过渡态进行了确认,并确定了反应机理.     

活性炭载铁催化剂作用下几种典型芳烃一步氧化羟基化反应研究

以过氧化氢为氧化剂, 在乙腈介质中研究了几种典型芳烃的一步羟基化反应, 考察了底物取代基的供吸电子性质、 空间位阻等对羟基化反应的影响, 并推测了其反应机理.     

Au-2n(n=1,2)催化CO氧化反应机理的理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法研究了金团簇阴离子Au-2和Au-4催化CO氧化反应的详细机理.计算结果表明,O2分子比CO分子更容易吸附剑金团簇上.第二分子CO能有效降低较强O-O键断裂所需能量.CO氧化反应过程需要两个CO分子协同进行.Au-2和Au-4催化CO氧化反应均通过碳酸根中间体进行,活化能分别为0.607和0.658 eV.Au-4和Au-2都能在常温下有效催化CO氧化反应,这些结果与以前的实验和理论研究一致.