水助酮和烯醇类化合物互变异构反应机理的理论研究

采用MP2方法研究了水助MeC(＝O)(CH2R)与MeC(OH)(＝CHR)之间的异构化反应, 确定了相应的过渡态结构并计算了反应势垒. 研究结果表明, 常温下MeC(＝O)(CH2R)与MeC(OH)(＝CHR)之间的异构化反应容易通过2个水分子的参与而实现. 研究结果还表明, 发生质子转移的碳原子在过渡态中采取近sp3杂化. 凡是能够稳定该sp3轨道上的孤对电子的取代基, 都将使质子转移反应的势垒降低, 使异构化反应易于进行.     

有机铼化合物互变异构反应机理的理论研究

采用B3LYP方法研究了有机铼化合物(Me)2(NHR3)Re(=CHR1)(=NR2)与(Me)2(NHR3)Re(≡CR1)(NHR2)之间的异构化反应机理(R1, R2, R3=H, Me, But). 确定了相应的过渡态结构和反应活化能.结果表明, 分子内氢转移过程所需活化能很大;两个反应物分子间的氢转移过程需要的活化能也较大;分子与水间氢转移需要的活化能较小, 分子与HCl间氢转移需要的活化能最小. 结果还表明, 对所研究的四种途径, 取代基对反应活化能的影响相同, R1=Me或But, R2=H, R3=But时反应活化能最小, 并且取代基对反应活化能的影响存在加和性.     

取代基对有机金属钽化合物中分子内α-H转移势垒的影响

运用B3LYP方法研究了有机钽化合物中分子内α-氢转移反应, 探讨了不同取代基对α-氢转移反应势垒的影响. 确定了反应物、过渡态和产物的几何构型和反应势垒. 结果表明, 过渡金属钽有机化合物中, 发生α-氢转移的碳原子在过渡态中采用sp2杂化. 取代基对α-氢转移势垒的影响取决于取代基对过渡态中碳原子的未参与杂化的pz轨道上单电子的离域作用. Ta(CH3)4CH(SiMe3)2的α-氢转移反应势垒最低.     

硝基甲烷异构化反应势能面的ab initio研究

在B3LYP/6-311+ +G(2d,2p)水平上,优化得到硝基甲烷CH3NO2的10种异构体和23个异构化反应过渡态,并用G2MP2方法进行了单点能计算.根据计算得到的G2MP2相对能量,探讨了CH3NO2势能面上异构化反应的微观机理.研究表明,反应初始阶段的CH3NO2异构化过程具有较高的能垒,其中CH3NO2的两个主要异构化反应通道,即CH3NO2→CH3ONO和CH3NO2→CH2N(O)OH的活化能分别为270.3和267.8 kJ/mol,均高于CH3NO2的C-N键离解能.因而,从动力学角度考虑, CH3NO2的异构化反应较为不利.     

CH3SS与OH自由基反应机理的理论研究

应用密度泛函理论(DFT)对CH3SS与OH自由基单重态反应机理进行了研究.在B3PW91/6-311+G(d,p)水平上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,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.在QCISD(T)/6-311++G(d,p)水平上计算了各物种的单点能,并对总能量进行了零点能校正.研究结果表明,CH3SS与OH反应为多通道反应,有5条可能的反应通道.反应物首先通过不同的S—O键相互作用形成具有竞争反应机理的中间体IM1和IM2.再经过氢迁移、脱氢和裂解等机理得到主要产物P1(CH2SS+H2O),次要产物P2(CH2S+HSOH),P3(CH3SH+1SO)和P4(CH2SSO+H2),其中最低反应通道的势垒为174.6kJ.mol-1.     

[NH3(CH2)5NH3][Fe2{O3PC(CH3)(OH)(PO3H)}2]@2H2O:一个新的二膦酸亚铁化合物的合成、结构与性质研究（英文）

通过水热合成得到一个新的有机二膦酸亚铁化合物[NH3(CH2)5NH3][Fe2Ⅱ(O3PC(CH3)(OH)(PO3H)}2]·2H2O,该化合物包含阴离子型共价双链[Fe2Ⅱ{O3PC(CH3)(OH)PO3H}2]n2n-,质子化的戊二胺和结晶水,双链之间通过强氢键构成一个开放型的骨架结构.另外,观察到亚铁离子之间存在弱铁磁性相互作用.     

钐(II)类卡宾CH_3SmCH_2I与乙烯环丙烷化反应及溶剂化效应(THF)对反应途径影响的理论研究

用密度泛函B3LYP方法研究了过渡金属钐类卡宾与乙烯的环丙烷化反应的机理.对钐类卡宾试剂CH3SmCH2I和CH2CH2反应的反应物、中间体、过渡态和产物构型的全部结构几何参数进行了优化,并计算了THF溶液的溶剂化效应,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:CH3SmCH2I与CH2CH2环丙烷化反应按亚甲基转移机理(通道A)和卡宾金属化机理(通道B)都可以进行,与锂类卡宾的反应机理相同,通道A比通道B反应的势垒降低了14.65kJ/mol.溶剂化效应使通道B比通道A的反应势垒大幅度提高,更有利于反应沿通道A进行,而不利于通道B.     

不饱和硼烯CH3OB的结构及其异构化反应的DFT研究

采用量子化学中的密度泛函方法, 在B3LYP/D95**理论水平上研究了不饱和硼烯CH3OB的结构及其异构化反应的机理. 结果表明, CH3OB的单线态结构比三线态结构稳定, 该分子的基态是单线态. 基态的单线态分子CH3OB可以发生2种不同的异构化反应, 生成CH3BO和CH2OBH. 本文找到了这2种异构化反应的过渡态, 并在此基础上采用IRC方法详细研究了这2种异构化反应的途径.     

反式2-甲基-2-丁烯酸甲酯与臭氧反应机理的计算研究

采用G3B3方法构建反式2-甲基-2-丁烯酸甲酯与O3反应体系以及后续Criegee自由基有、无水分子参与下异构化反应的势能面剖面.结果表明,反式2-甲基-2-丁烯酸甲酯与O3反应首先生成一个稳定的五元环中间体,此中间体按断键位置不同后续裂解反应存在两条路径,分别生成产物P1(CH3CHOO+CH3OC(O)C(CH3)O)和P2(CH3CHO+CH3OC(O)C(CH3)OO).利用经典过渡态理论(TST)并结合Wigner矫正模型计算了200-1200 K温度区间内标题反应的速率常数kTST/W.计算结果显示,294 K时,该反应速率常数为7.55×10-18cm3molecule-1s-1,与Bernard等对类似反应所测实验值非常接近.生成的Criegee自由基(CH3CHOO和CH3OC(O)C(CH3)OO)可分别与水分子发生α-加成及β-氢迁移反应,其中Criegee自由基与水的α-加成反应较其与水的β-氢迁移反应具有优势.另外与无水分子参与CH3CHOO和CH3OC(O)C(CH3)OO异构化反应相比,水分子的参与使得异构化反应较为容易进行.     

H原子与CH3NH2抽氢反应的动力学计算

用QC ISD(T)/6-311 G(3DF,3PD)/MP2/6-311G(D,P)方法研究了H原子与CH3NH2的抽氢反应过程。该反应包含两个反应通道:H分别从CH3基团(R1)和NH2(R2)基团上抽氢。R1势垒比R2势垒低3.42kJ/mol,表明R1是主反应通道。在从头算的基础上,用变分过渡态理论(CVT)加小曲率隧道效应(SCT)研究了各反应温度范围为200~4000K内的速率常数,所得结果与实验值符合的很好。动力计算表明,在所研究的温度范围内,变分效应对速率常数的计算影响不大,而在低温范围内,隧道效应起了很重要的作用。