H+ClF→HCl+F微观分支反应机理的从头算分子轨道法研究

用从头算分子轨道法对反应H+ClF→HCl+F的势能面进行了系统的研究。在势能面上找到了与该反应相应的两个过渡态, 并通过对从这两个过渡态出发的内禀反应坐标的分析, 得出了H与ClF生成HCl的反应途径存在着微观分支的结论。同时又由H以不同角度进攻ClF中Cl原子一端反应势垒的变化情况, 对势能面上出现分支的原因作出了解释。     

H ClF体系的准经典轨线研究

在从头算的基础上利用遗传算法拟合得到的LEPS型势能面对H＋ClF体系进行了准经典轨线研究,主要研究了相对平动能、转动激发态对反应的影响及产物的振、转能态分布和通道竞争,并得到了与实验定性相符的结果．动态计算的结果则支持了前人关于生成HF通道存在着直接型和迁移型两种机理的假设．     

乙炔与氢原子反应的IRC和反应速度常数的从头算研究

乙炔与氢原子反应:H+H—C≡C—H→ H—C≡C:+H_2在碳氢化合物的氧化、光解和热解中都具有重要意义。Dagaut等人做过动力学研究,但从理论角度研究其反应动力学尚未见报道。本文用量化方法在反应途径哈密顿基础上,求得了反应途径(IRC)上各点的IRC曲率(B_F)、IRC与其它各振动模式之间的耦合常数(B_(F,t))等,并计算出反应速度常数。 本文用HF/6-31G优化出了过渡态的几何构型(图1),并给出了过渡态的虚振动模式。     

单重态CCl2与O3反应机理的理论研究

用量子化学从头算方法,研究了单重态CCl_2与O_3反应的机理.在HF/6-31G(d)水平上用梯度解析技术全参数优化上述反应的反应物、中间体、过渡态和产物构型,MP2/6-31G(d)//HF/6-31G(d)方法计算能量.给出了有关化合物的结构数据.结果表明:CCl_2与O_3首先生成富能中间体CCl_2O_3,然后中间体裂解生成CCl_2O和O_2.该反应为强放热反应,放出的热量为516.88kJ·mol~(-1)[MP2/6-31G(d)//HF/6-31G(d)].通过内禀反应坐标(IRC)计算,获得了沿反应途径的势能剖面.     

HNCO+OH->H2O+NCO的反应机理

采用从头算分子轨道法 (UHF/6 31G 水平 ,并用MP4加以相关能校正 )研究了HNCO OHH2 O NCO反应机理 .同时用Morokuma数值法获得了反应途径即内禀反应坐标 (IRC) .沿着IRC ,运用反应途径哈密顿理论 ,获得反应途径动态学信息 .在此基础上 ,根据过渡态理论和相应隧道效应校正 ,计算了在不同温度下的反应速率常数 ,得到了和实验相一致的结果 .计算结果表明 ,此反应是一步直接型的抽提H反应 .     

SO_2F_2与H自由基反应机理研究

用密度泛函B3PW91/6-311++g(d,p)方法研究了SO_2F_2与H自由基的反应机理,对反应势能面上的各驻点的几何构型进行了全参数优化,过渡态的真实性通过振动分析和内禀反应坐标(IRC)分析的结果得到了证实。用双水平CCSD(T)/6-311++g(d,p)//B3PW91/6-311++g(d,p)获得了SO_2F_2+H反应势能剖面图,并用传统过渡态理论计算了最佳反应通道的决速步的反应速率常数。结果表明,SO_2F_2+H可经过加成-消去或直接抽提机理生成两种裂解产物P1(SO_2F+HF)和P2(SF_2O+OH),其中通道SO_2F_2+H→TS1→IM1→TS4→P1和SO_2F_2+H→TS3→CP1→P1决速步的势垒分别为89.5和91.3 kJ·mol~(-1),势垒相差仅1.8 kJ·mol~(-1),为标题反应的两个竞争反应,且高温有利于直接抽提反应的发生。SO_2F_2分子中的O原子不可能通过抽提反应直接提取。     

HNCO+OH→H2O+NCO的反应机理

采用从头算分子轨道法(UHF/6-31G**水平,并用MP4加以相关能校正)研究了HNCO+OH→H2O+NCO反应机理.同时用Morokuma数值法获得了反应途径即内禀反应坐标(IRC).沿着IRC,运用反应途径哈密顿理论,获得反应途径动态学信息.在此基础上,根据过渡态理论和相应隧道效应校正,计算了在不同温度下的反应速率常数,得到了和实验相一致的结果.计算结果表明,此反应是一步直接型的抽提H反应.     

HNCS与CX(X=H,F,Cl)自由基反应的理论研究

用量子化学密度泛函理论的UB3LYP方法,在6-31 G^*水平上按BERNY能量梯度解析法全参数优化了HNCS与CX(X=H,F,Cl)反应势能面上各驻点的几何构型,通过同一水平的振动频率分析确认了中问体和过渡态,并得到各驻点的零点能校正(Ezpc)．通过内禀反应坐标(IRC)计算确认了反应物、中间体、过渡态和产物的相关性并得到最小能量途径(MEP)．为了得到体系势能面的更准确信息,在各驻点的UB3LYP／6-31 G^*构型基础上,又进行了UQCISD(T)／6-311 G^**水平上的单点能计算,得到体系的势能面信息和可能的反应机理．应用变分过渡态理论及最小能量途径半经典绝热基态(MEPSAG)、小曲率半经典绝热基态(SCSAG)隧道效应校正的方法计算了标题反应在250～1500K温度范围内的速率常数．研究结果表明,HNCS与CX自由基反应是通过分子间H原子迁移及N—C键的断裂,生成产物CS NCXH．反应均为放热反应．     

Cl+F2→ClF+F和F+ClF′→ClF+F′反应机理的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法, 在6-311G基组下,计算研究了反应Cl+F2→ClF+F和对称反应F+ClF′→ClF+F′的机理。求得前者的过渡态为三角形,活化能为15.57 kJ*mol-1;后者的过渡态为线形和三角形,活化能分别为11.52和196.25 kJ*mol-1。结果均经过振动分析和IRC计算验证。     

HF对乙烯加成反应的ab initio分子轨道理论研究

用ab initio分子轨道理论研究和确定HF对乙烯分子型加成反应的可能途径.考虑了二种可能的反应机制.其一为经过一个四中心过渡态,顺式加成途径.另一为经过一个垂直过渡态(HF 分子轴垂直于 C=C 双键并在其中点上方).得到了二维反应位能面并计算了活化能.计算结果表明,第一种机制(经过四中心过渡态)是可能的反应途径,计算的     

硅杂环丙烯异构化反应的理论研究

用量子化学理论方法研究了硅杂环丙烯单重态的异构化反应。结果表明:该异构化反应的过渡态为三元环结构,该反应为氢迁移反应;反应的势垒高度为276.67kJ·mol^-^1[MP2/6-31G(d)]。通过内禀反应坐标(IRC)计算,获得了沿反应途径的势能剖面。     

三氟化氯和水反应的密度泛函理论研究

应用量子化学密度泛函理论(DFT), 对ClF3和H2O在不同比例下的反应进行了研究. 在B3pw91/6-31++G(d,p)水平上优化了反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型, 计算出它们的振动频率和零点振动能(ZPVE), 并对能量进行了校正. 计算结果表明, ClF3和H2O的反应能垒很低, 反应极易进行;水足量有利于生成HClO2, 少量有利于生成其它卤氧化合物.     

CH2NH与O(3P)反应的量子化学及电子密度拓扑研究

采用B3LYP、MP2(full)和 QCISD 三种方法在6-311G(d, p)和aug-cc-pVDZ基组水平上对三线态O(3P)原子与CH2NH(s)的反应进行了详细的理论研究. 采用B3LYP和MP2(full)方法对反应势能面上的各驻点进行了几何构型优化, 通过振动频率分析证实了过渡态的真实性, 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, 用上述三种方法计算得到了各反应通道的反应势垒. 对反应过程中的一些重要点进行了电子密度拓扑分析研究. 研究结果表明, O(3P)原子进攻CH2NH(s)中的N2原子和C1原子生成CH2NHO(t)和OCH2NH(t), CH2NHO(t)中N2上的H5可迁移到C1上异构化为CH3NO(t).     

CHF2CH3(HFC-152a)与F反应的反应途径及反应速率常数研究

本文用从头计算法(UMP2/6-31G)对氟与二氟乙烷的与1位、2位碳相连的氢的抽提氢反应进行研究。CHF2CH3+F→CF2CH3+HF(R1), CHF2CH3+F→CHF2CH2+HF(R2)。在内禀反应坐标(IRC)的势能剖面基础上用传统过渡态、变分过渡态理论计算了上述两个反应的速率常数及比值, 获得了与实验相一致的结果。     

硅甲基氮烯异构化反应途径的量子拓扑研究

根据文献报道的硅甲基氮烯 (H3 Si—N)异构化为硅甲基亚胺 (H2 Si—NH)的动力学过程 ,采用RHF和UHF/ 6 31G 重新计算了上述的单、三重态反应的IRC途径 ,得到了新的结论 .着重从电子密度拓扑分析计算了反应进程中的各点 ,讨论了反应进程中键的断裂和生成 ,上述反应经历了三元环过渡结构 ,找到了对于这类反应的“结构过渡区”和“结构过渡态” .进一步证明了作者曾提出的结构过渡态超前和滞后能量过渡态条件的结论 .同时找到了自旋密度分布的变化与结构过渡区的联系 .     

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.     

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。     

IClO2异构化反应机理及电子密度拓扑研究

利用密度泛函理论方法研究了IClO2异构化反应机理. 优化得到了七种异构体, 其中OIClO和IClOO还未见报道, 对各异构体的热力学稳定性进行了比较. 找到了异构化过程的过渡态, 并通过内禀反应坐标(IRC)计算确认了各个异构体之间的相互转化关系. 从量子拓扑学的角度, 对典型异构化反应通道IRC途径上的各点进行了电子密度拓扑分析, 讨论了反应过程中化学键的断裂、生成以及化学键的变化规律, 找到了反应途径上的能量过渡态(ETS)和结构过渡态(STS).     

乙烯自由基与臭氧反应的DFT计算研究

采用密度泛函B3LYP/6-311G**水平计算研究了O3氧化乙烯基（C2H3）的机理,全参数优化了反应势能面上各驻点的几何构型,用内禀反应坐标（IRC）计算和频率分析方法,对过渡态进行了验证.结果表明，乙烯基（C2H3）与O3之间有很强的反应活性.     

轴不对称支撑的手性N-O酰胺化合物催化亚胺硅氢化反应的过渡态研究

利用Hartree-Fock(HF)算法和密度泛函理论(DFT)探讨了新型轴手性氮氧酰胺类配体催化亚胺C=N双键不对称硅氢化反应的过渡态.研究发现,H在Si原子上,反应经过渡态TS-2,能垒较低,由此得到产物(-)-N-(1-phenylethyl)aniline的e.e.值与实验结果相吻合.同时,本文还尝试采用合理的简化模型计算反应过渡态,其结果与使用全部分子用于过渡态能量计算的结论一致.