锗烯与乙烯环加成反应的理论研究

用RHF/6-31G^*解析梯度方法研究了单重态锗烯与乙烯环加成反应的机理,用二级微扰方法对各构型的能量进行了相关能校正,并用统计热力学方法和过渡态理论计算了该反应在不同温度下的热力学函数的变化和动力学性质。结果表明,此反应历程由两步组成:1)锗烯与乙烯生成了一中间配合物,是一无势垒的放热反应,2)中间配合物异构化为产物锗杂环丙烷,此步势垒经零点能校正后为26.9kJ.mol^-^1(MP2/6-31G^*//6-31G^*);从热力学和动力学的综合角度考虑,该反应在200-300K温度下进行为宜,如此,反应既有较大的自发趋势和平衡常数,又具有较快的反应速率。     

硅烯与甲醛环加成反应的理论研究

本文用RHF/6-31G^*解析梯度方法研究了单重态硅烯与甲醛环加成反应的机理,用二级微扰方法对各构型的能量进行了相关能校正,并用统计热力学方法和过渡态理论计算了该反应在不同温度下的热力学函数的变化和动力学性质。结果表明,此反应历程由两步组成:1)硅烯与甲醛生成一中间配合物,是一无势垒的放热反应,2)中间配合物异构化为产物,此步势垒经零点能校正后只有51.4kJ·mol^-^1(MP2/6-31G^*//6-31G^*);从热力学和动力学的综合角度考虑,该反应在300～400K温度下进行为宜,如此,反应既有较大的自发趋势和平衡常数,又具有较快的反应速率。     

二氯卡宾与甲醛环加成反应的理论研究

用从头算方法研究了单重态二氯卡宾与甲醛的环加成反应，找到了反应的中间配合物和过渡态，讨论了反应机理，发现该反应分两步进行，第一步生成中间配合物，第二步是中间配合物异构化为产物──二氯环氧丙烷．在从头算的基础上，用统计效力学方法和过渡态理论计算了该反应的热力学函数和动力学性质，并作了讨论．     

C60与硅烯环加成反应机理的理论研究

用半经验AM1法研究了C₆₀与单态硅烯环加成反应机理.经Berny梯度法优化得到反应的过渡态,并进行了振动分析确认.计算结果表明:硅烯在C₆₀的66键上的加成反应分两步,第一步反应物生成中间配合物,无势垒;第二步由中间配合物经过渡态变为产物.65键上的加成反应分三步,第一步由反应物生成中间配合物,第二步由中间配合物经过渡态I得到闭环结构的中间体,第三步由中间体经过渡态Ⅱ形成产物.66键加成反应的活化势垒较低,从反应机理和动力学角度解释了66键加成优于65键加成的原因.     

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H_2C=GeLiCl的结构及异构化反应.结果表明,不饱和类锗烯H_2C=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.     

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.     

不饱和类锗烯H_2CGeNaBr的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论DFT方法,在B3LYP/6-311G(d,p)水平上研究了不饱和类锗烯H2CGeNaBr的结构及异构化反应.结果表明,不饱和类锗烯H2CGeNaBr有3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.并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,预言了最稳定构型的振动频率和红外强度.     

合成环氧乙烷新途径的从头算研究

在MP4/6-31G*//RHF/6-31G*理论水平上，对单态甲撑插入甲醛中碳氧双链生成环氧乙烷的反应(CH2_(~1A)＋CH_2O→C_2H_4O)进行了从头算研究。发现其反应历程由两步组成：1) 反应物沿反应坐标接近，体系能量单调下降，生成平而松散环状的分子复合物(MC)；2) 分子复合物沿反应坐标经由一过渡态(TS)重排为产物环氧乙烷，此步的势垒只有36.99 kJ·mol~(-1)。进而计算了该反应的热力学函数和动力学性质，并进行了讨论。当设法将甲醛引入产生活性中间体CH_2(~1A)的体系中，该反应有可能成为在室温下制备环氧乙烷的非催化途径。     

不饱和类锗烯H2C=GeNaBr的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论DFT方法,在B3LYP/6-311G(d,p)水平上研究了不饱和类锗烯H2C=GeNaBr的结构及异构化反应.结果表明,不饱和类锗烯H2C=GeNaBr有3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.并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,预言了最稳定构型的振动频率和红外强度.     

硅炔氢加成生成甲硅烷基硅烯的量子化学研究

利用量子化学从头算和密度泛函理论(DFT), 研究了硅炔和氢气分子加成生成甲硅烷基硅烯的反应机理. 在B3LYP/6-311G**水平上, 全参数优化了反应通道上各驻点(反应物、过渡态和产物)的几何构型, 计算出了它们的振动频率和零点振动能(ZPVE), 并对它们进行了振动分析, 以确定过渡态的真实性. 各物质总能量由QCISD(T)/6-311G**// B3LYP/6-311G**给出, 并对能量进行了零点能校正. 计算表明, 硅炔与氢分子加成反应可生成稳定的甲硅烷基硅烯. 热力学与动力学计算表明, 反应过程是一个放热、熵减少而自发趋势和反应程度较大的反应.     

双自由基CF2与O3的反应机理

主要用作致冷剂和发泡剂的氯氟烃（CFCs）是破坏臭氧层的主要物质之一．对氯氟烃类化合物及其降解产物（包括光解、光氧化、化学反应产物等）在大气中行为问题的研究是大气化学研究的重要内容．前人[1-3]从理论和实验两方面研究了自由基与臭氧的反应机制，但是氯氟烃光解过程中     

二氯亚甲基锗烯与乙烯环加成反应机理的理论研究

The mechanism of a cycloaddition reaction between singlet dichloromethylene germylene and ethylene has been investigated with B3LYP/6-31G＊ method, including geometry optimization and vibrational analysis for the involved stationary points on the potential energy surface. Energies for the involved conformations were calculated by CCSD（T）//B3LYP/6-31G＊ method. On the basis of the surface energy profile obtained with CCSD（T）// B3LYP/6-31G＊ method for the cycloaddition reaction between singlet dichloromethylene germylene and ethylene, it can be predicted that the dominant reaction pathway is that an intermediate INT1 is firstly formed between the two reactants through a barrier-free exothermic reaction of 61.7 kJ/mol, and the intermediate INT1 then isomerizes to an active four-membered ring product P2.1 via a transition state TS2, an intermediate INT2 and a transition state TS2.1, in which energy barriers are 57.7 and 42.2 kJ/mol, respectively.     

Molecular dynamics and quantum chemical studies on the catalytic mechanism of Delta5-3-ketosteroid isomerase: the catalytic diad versus the cooperative hydrogen bond mechanism

To further understand Delta(5)-3-ketosteroid isomerase (KSI) catalysis, we carried out molecular dynamics (MD) simulations of the KSI dimer ligated with a substrate and reaction intermediate analogue and high level ab initio calculations on relevant enzymatic reaction models. Simulation of the enzyme-substrate complex dimer systems showed asymmetric dynamics between the two monomers, in which the hydrogen bond pattern between the substrate and active site residues in the first and the second subunits supported the cooperative hydrogen bond (CH) and the catalytic diad (CD) mechanisms, respectively. On the other hand, only the CH mechanism was supported in the MD simulation of the enzyme-intermediate complex dimer. From MP2/6-31+G**//RHF/6-31G** calculations, we found the kinetic barriers for the two reaction mechanisms were similar. The CH route afforded a greater stabilization to the enolate intermediate than did the CD counterpart. Thus, the present computational studies indicate that the CH mechanism would be favored over the CD one in the catalytic action of KSI. However, the latter could not be ruled out conclusively because of the explicit appearance of a CD configuration in the MD trajectories of the enzyme-substrate complex and because of the similar intrinsic activation barrier for the CH and CD mechanisms. The appearance of configurations that favor the CD pathway is rationalized in terms of a model in which the KSI-substrate complex does not have a strong preference for one hydrogen bonding pattern over another, while the KSI-intermediate complex favors a cooperative hydrogen bond pattern in order to stabilize the reaction intermediate. This hypothesis is supported by the ab initio calculations which indicate that the CH intermediate is more stable than the CD one by approximately 6.3 kcal/mol.     

丙烯热反应生成甲基环戊烷的理论探讨

在UHF／3-21G水平上,应用从头算分子轨道法和能量梯度技术,并用Mller-Plesset二级微扰理论对能量进行了相关能校正,研究了丙烯在800K热反应形成甲基环戊烷的反应机理．求得该反应分三步进行：（1）两分子丙烯相互作用产生1,4-双自由基中间体;（2）1,4-双自由基中间体经氢迁移过程生成1,5-双自由基中间体;（3）1,5-双自由基中间体闭环形成甲基环戊烷．理论计算所得的机理与实验工作者推测一致．     

环丙基硅烯的理论研究: 环丙基硅烯C3H5SiH的重排反应及其机理

本文用限制的Hartree-Fock解析梯度方法在3-21G和6-31G^*水平上对环丙基硅烯的重排反应及其机理进行了从头算研究。以6-31G^*优化构型作了二级微扰计算, 并计算了各构型的频率。在此基础上得到了重排反应的热焓△H, 自由能△G和平衡常数K, 用Eyring过渡态理论计算了反应的速度常数k(T), 应用Woodward-Hoffmann规则讨论了环丙基硅烯重排反应过程中端基的旋转机理。结果表明, 环丙基硅烯经过113.4kJ/mol的势垒扩环重排为硅杂环丁烯为自发反应; 而其1,2-氢迁移重排反应热垒为190.0kJ/mol, 是非自发反应, 难于进行,不能与扩环重排相竞争。另外, 扩环重排反应可分为多步过程, 每步的端基旋转均可用Woodward-Hoffmann规则说明。     

CS与NO分子反应势能面的理论研究

应用量子化学从头计算和密度泛函理论(DFT)对CS分子和NO分子的反应机理进行了研究. 在B3LYP/6- 311G**和CCSD(T)/6-311G**水平上计算了CS分子与NO分子反应的二重态和四重态反应势能面. 计算结果表明, 二重态反应势能面中, CS分子的C端和NO的N端连接是主要的反应方式. 反应物先经过过渡态TS1, 形成具有直线结构的中间体1 (CSNO). 中间体1经过一系列异构化得到主要产物P₁ (CO＋SN). 此反应是放热反应, 反应热为－183.75 kJ/mol . 而四重态由于反应入口势垒过高, 是不重要的.     

DFT Thermodynamic Research of the Pyrolysis Mechanism of the Carbon Matrix Precursor Toluene for Carbon Material

IntroductionAs far as the carbon matrix precursor for carbon material is concerned, the pyrolysis car-bonization mechanism and initial pyrolysis carbonization reaction process are still a field notfully to be understood and to be studied[l--3J. This kind of research is very important for effi-ciently utilizing the organic substance sources and developing new carbon materials (carbon/carbon composite, carbon fiber, graphic material for atomic reactor, medical carbon materialand graphic e1ectrod…     

Computational study of the reaction of CH2(X3B1) with CH3OH

The reaction of triplet methylene with methanol is a key process in alcohol combustion but surprisingly this reaction has never been studied. The reaction mechanism is investigated by using various high-level ab initio methods, including the complete basis set extrapolation (CBS-QB3 and CBS-APNO), the latest Gaussian-n composite method (G4), and the Weizmann-1 method (W1U). A total of five product channels and six transition states are found. The dominant mechanism is direct hydrogen abstraction, and the major product channel is CH(3) + CH(3)O, involving a weak prereactive complex and a 7.4 kcal/mol barrier. The other hydrogen abstraction channel, CH(3) + CH(2)OH, is less important even though it is more exothermic and involves a similar barrier height. The rate coefficients are predicted in the temperature range 200-3000 K. The tunneling effect and the hindered internal rotational freedoms play a key role in the reaction. Moreover, the reaction shows significant kinetic isotope effect.     

丝氨酸热分解机理的研究

用热重法(TG)、差热分析(DTA)和红外光谱(IR)方法测试了丝氨酸的热分解过程,用量子化学方法在RHF/6-21G水平上全优化计算了丝氨酸及其热分解中间产物、产物分子的几何构型,得到其总能量和Mulliken集居数等数据.从理论上证明了环氧中间产物的存在.通过对实验结果和计算结果如Mulliken集居数的分析,提出了丝氨酸的热分解反应机理是先失去CO2为主要反应通道,同时伴有先失去NH3而生成环氧中间产物的副反应发生.