气相中CrO2+活化甲烷C-H键的理论研究

用密度泛函UB3LYP/6-311 G**方法计算研究了气相中CrO 2(2A1/4A")活化甲烷C—H键的微观机理,找到了四条反应通道.对其中涉及的两态反应(TSR)进行了分析,并对影响反应机理和反应速率的势能面交叉现象(potentialenergysurfacescrossing)进行了详细讨论,进而运用Hammond假设和Yoshizawa等的内禀坐标单点垂直激发计算的方法找出了一系列势能面交叉点[crossingpoints(CPs)],并作了相应的讨论.进一步用碎片分子轨道理论[fragmentmolecularorbital(FMO)]对TS1中的轨道相互作用进行了分析,解释了CrO2 活化甲烷C—H键的机理.     

气相中CrO2^＋主活化甲烷C—H键的理论研究

用密度泛函UB3LYP／6-311＋＋G＊＊方法计算研究了气相中CrO2^＋（2^A1/4^A＂）活化甲烷C—H键的微观机理，找到了四条反应通道．对其中涉及的两态反应（TSR）进行了分析，并对影响反应机理和反应速率的势能面交叉现象（potential energy surfaces crossing）进行了详细讨论，进而运用Hammond假设和Yoshizawa等的内禀坐标单点垂直激发计算的方法找出了一系列势能面交叉点[crossing points（CPs）]，并作了相应的讨论．进一步用碎片分子轨道理论[fragment molecular orbital（FMO）]对TS1中的轨道相互作用进行了分析，解释了CrO2^＋活化甲烷C—H键的机理．     

甲烷C-H键催化活化研究新进展

简要综述了近年来甲烷C-H键活化的一些研究进展。重点评述了该领域理论和实验研究的进展及前景。参考文献46篇。     

Br+活化甲烷C-H键反应机理的理论研究

使用量子化学从头算方法和密度泛函理论对溴正离子活化甲烷分C-H键的反应机理进行了理论研究,以探讨溴正离了成为一种活化甲烷催化剂的可能性.在B3LYP/6-311 G(3df,3p)和MP2/6-311 G(3df,3p)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)的儿何构型.在G2M( )水平下计算了各物种的能量.研究结果表明:CH4与Br (3P)反应存在三条不同的吸热反应途径,与Br (1D)反应存在二条不同的放热反应通道.反应更易于通过单重态反应通道进行.理论结果不仅较好地解释了实验事实,还说明Br 有可能成为一种活化甲烷的催化剂.     

烃类化合物碳氢键解离焓的密度泛函理论研究

通过比较10种密度泛函方法对烃类化合物碳氢键解离焓的计算精度, 发现新型密度泛函BMK方法具有最高的计算精度. 利用该方法计算了包含饱和链烃,、不饱和链烃、脂环烃和芳香烃在内的172个烃类化合物的碳氢键解离焓,计算均方根误差仅为7.95 kJ•mol^－1, 线性拟合常数为0.985. 通过自然键轨道法分析发现, 烃类物质的碳氢键解离焓与母体的碳氢键杂化轨道成分p%, 自由基奇电子轨道杂化成分p%及自由基的自旋密度三个参数之间存在较好的定量关系. 此外, 饱和链烷烃及不饱和链烃的碳氢键解离焓与碳氢键键长之间也存在较好的线性关系.     

关于反馈键理论在小分子活化中的应用的讨论

小分子活化是目前的热门研究领域之一。利用过渡金属和小分子间的反馈键作用,是实现对自然界中稳定存在的二氧化碳、氮气、水和氢气等小分子的活化的一种重要策略。本文从分析过渡金属的d轨道和小分子的前线轨道的相互作用入手,对这一策略进行解读,希望可以帮助学生更好地理解在金属有机化学课程中学习到的反馈键理论。     

气相中CrO2+活化甲烷C—H键的理论研究

用密度泛函UB3LYP/6-311＋＋G**方法计算研究了气相中CrO₂⁺ (²A₁/⁴A")活化甲烷C—H键的微观机理, 找到了四条反应通道. 对其中涉及的两态反应(TSR)进行了分析, 并对影响反应机理和反应速率的势能面交叉现象(potential energy surfaces crossing)进行了详细讨论, 进而运用Hammond假设和Yoshizawa等的内禀坐标单点垂直激发计算的方法找出了一系列势能面交叉点[crossing points (CPs)], 并作了相应的讨论. 进一步用碎片分子轨道理论[fragment molecular orbital (FMO)]对TS1中的轨道相互作用进行了分析, 解释了CrO₂⁺活化甲烷C—H键的机理.     

Nb+离子活化甲烷脱氢反应机理密度泛函(DFT)研究

通过DFT-UB3LYP方法, 计算了五重、三重和单重自旋态下的气相Nb+离子活化甲烷脱氢反应的能量变化, 并对其直接式和插入式反应机理进行了比较, 考察了自旋翻转对反应的影响. 结果表明, 插入式脱氢较直接式有利, CH4上的H转移到Nb+上形成的中间体HNbCH+3中, 多重度由五重降为三重, 反应活化能垒显著降低; HNbCH+3可经四中心过渡态转化为(H2)NbCH+2, 最后生成三重态的NbCH+2+H2. 速控步骤为(H2)NbCH+2的脱氢. 此外, 通过对V+, Nb+, Ta+活化甲烷的比较研究了三者活化甲烷的反应活性.     

导向碳氢键活化与不饱和分子的电氧化环化反应

过渡金属催化导向碳氢键活化与不饱和分子的环化反应已成为合成复杂碳环和杂环化合物的高效途径,但反应中往往需要额外加入化学计量化学氧化剂来实现反应循环.电化学有机合成可利用电流代替昂贵、有毒的化学氧化剂,是一种环境友好的绿色合成手段.近年来,电化学有机合成与过渡金属(如Pd、Ni、Co、Ru、Cu、Rh、Ir等)催化碳氢键活化的结合取得了显著的进展.重点介绍了过渡金属催化导向C—H活化与炔烃、烯烃、一氧化碳和异氰等不饱和分子的电氧化环化反应的最新进展,并对该领域未来发展方向进行了展望.     

Ag-based bimetallic clusters as catalysts for p-nitrophenol reduction by glycerol: A DFT investigation

Reducing p-nitrophenol (PNP) to p-aminophenol is an industrially relevant synthesis. Nevertheless, only a few heterogeneous catalysts have been evaluated for the reduction of PNP by glycerol. Appropriate quantum computational studies can screen potential catalysts for this crucial green reaction. The present research investigates the catalytic activities of Pd@Ag and Ni@Ag core-shell nanogeometries toward PNP reduction by glycerol through density functional theory (DFT) calculations. The central atom of a geometry-optimized 13-atom Ag cluster was replaced by Pd and Ni atoms to create the core-shell morphologies. The interaction energies of PNP and glycerol with each of the (metal/bimetallic) clusters were evaluated by DFT calculations to find the best PNP and glycerol molecule orientation with the respective bimetallic cluster. Electrostatic potential surface and natural bond orbital analyses were performed to study the charge distribution and transfer between atomic orbitals. The frequencies of vibrational modes in isolated PNP/glycerol structures were compared to those when these molecules were in the presence of the different metal clusters to infer the effect of the interactions. All performed analyses indicated improved catalytic activity toward PNP reduction by glycerol upon Ni-doping of the Ag₁₃ cluster.     

甲烷催化制氢气的研究进展

氢气作为二次能源将成为未来主要能源之一。用甲烷作原料制备氢气有重要意义。本文论述了目前国内外甲烷制氢技术的研究进展,分别对制氢的各种技术方法、反应器的分类、所用催化剂的种类及性能,以及目前解决催化剂结炭问题的研究成果等方面进行了详尽的论述。     

CH3SH与HOCl分子间氢键和卤键的结构与性质

在DFT-B3LYP及MP2/6-311＋＋G**水平上分别求得CH3SH…HOCl氢键复合物和CH3SH…ClOH卤键复合物势能面上的稳定构型. 频率分析表明, 与单体HOCl相比, 在两种复合物中, Cl(9)—O(7)和H(8)—O(7)键伸缩振动频率发生显著的红移. 经MP2/6-311＋＋G**水平计算的含基组重叠误差(BSSE)校正的气相中相互作用能分别为－19.23和－6.85 kJ•mol－1. 自然键轨道理论(NBO)分析表明, 在CH3SH…ClOH卤键复合物中, 引起Cl(9)—O(7)键变长的因素包括2种电荷转移: (i)孤对电子LP[S(1)]1→σ*[Cl(9)—O(7)]; (ii)孤对电子LP[S(1)]2→σ*[Cl(9)—O(7)], 其中孤对电子LP[S(1)]2→σ*[Cl(9)—O(7)]转移占主要作用, 总的结果是使σ*[Cl(10)—O(11)]的自然布居数增加, 同时O(7)和Cl(9)原子s成分均增加的杂化重优具有与电荷转移作用相同的“拉长效应”; 在CH3SH…HOCl氢键复合物中也存在类似的电荷转移, 但是O(7)原子的再杂化效应不同于前者. 自然键共振理论(NRT)进行键序分析表明, 在氢键复合物和卤键复合物中, H(8)—O(7)和Cl(9)—O(7)键的键序都减小. 通过分子中原子理论(AIM)分析了复合物中氢键和卤键的电子密度拓扑性质.     

Reaction Mechanism for the Dual Gold‐Catalyzed Synthesis of Dibenzopentalene: A DFT Study

A wide range of gold‐catalyzed reactions based on a dual activation mechanism has recently been reported in the literature. Herein, we present a computational investigation of the mechanism for the formation of dibenzopentalenes from 1‐ethynyl‐2‐(phenylethynyl)benzene. Transition states have been found, which substantiate the dual activation mechanism previously published and furthermore point towards a continuous presence of two gold moieties throughout the mechanistic cycle, an observation of high importance for all reactions in the field of dual activation. The initial activation of the diyne has been shown to proceed via an intermolecular transfer of a cationic gold catalyst from the thermodynamically preferred geminal‐σ,π‐acetylide complex to the active non‐geminal analogue. Furthermore, the regioselectivity of a 5‐endo versus a 6‐endo cyclization has been addressed, and the 5‐endo cyclization was found to be most favorable both thermodynamically and with regard to the activation barrier.     

Ag-ZSM-5催化剂上CH4选择催化还原NOx的研究

摘要研究Ag-ZSM-5催化剂上CH₄选择性催化还原NO_x的反应性能,采用TPD和TPSR技术研究NO和O₂共吸附于Ag-ZSM-5催化剂表面形成的吸附物种及其和CH₄之间的反应。结果表明,Ag-ZSM-5催化剂上CH₄选择性还原NO_x活性和选择性较高。NO和O₂共吸附在Ag-ZSM-5催化剂上形成的NO₃(s)吸附物种能被CH₄还原生成N₂.在NO₃(s)和O₂共存的体系中,CH₄能优先并选择性还原NO₃(s)生成N₂.     

Co—MgO催化剂上NO—程序升温表面反应和NO—CH4反应

ＮＯ，程序升温表面反应（ＴＰＳＲ），ＮＯ－ＣＨ４反应，Ｃｏ－ＭｇＯ     

Spectroscopic and DFT studies of photoactivatable Mn(I) tricarbonyl complexes

A combined experimental study and density functional theory calculations of fac‐[MnBr (CO)₃L] complexes (L = 2‐(2′‐pyridyl)benzimidazole ligand, furnished with either morpholine (L^morph) or phthalimido (L^phth) side‐chain) were performed using different spectral and analytical tools. The synthesized complexes released carbon monoxide upon the exposure to LED source light at 468 nm. Illumination of fac‐[MnBr (CO)₃L] (10 μM) in the myoglobin solution (Mb) produced about 25 μM MbCO. The plateau of the CO release process is attained within 25 min. With the aid of time‐dependent density functional theory calculations, the observed lowest energy absorption transition at ~ 400 nm has a ground‐state composed of d (Mn)/π (pyridyl) and excited‐state of ligand π*‐orbitals forming MLCT/π‐π^*. Natural population analyses of fac‐[MnBr (CO)₃L] were carried out to get information about the strength of Mn–CO bonds, electronic arrangment and natural charge of manganese ion.     

配合物1,3-二甲基-2-二茂铁基甲基苯并咪唑的量子化学DFT研究

苯并咪唑及其衍生物具有良好的生物活性和荧光性质[1,2],在DNA拓扑酶抑制剂、HIV逆转录酶的抑制剂、分子探针等领域已有广泛应用,一直以来都是广大学者研究的热点[3]。苯并咪唑类化合物是一类活性很强的内吸型杀菌剂,它的主要作用方式是植物病原的R-微管蛋白结合,破坏R-微管蛋白的功能,抑制真菌的有丝分裂和形态建构。然而,随着使用时间的增加,病菌的抗生越来越强,导致在部分地区失效,给农业生产带来巨大损失。所以迫切需要寻找高效、新型的杀菌剂。近些年来,二茂铁衍生物因其广泛的生物活性,如抗癌、杀菌、杀虫、抗炎及调节植物生长等…     

氰化物与吡咯复合物氢键强度的理论研究

The R-C≡N…pyrrole (R=H, CH3, CH2F, CHF2, CF3, NH2, BH2, OH, F, CH2Cl, CHCl2, CCl3, Li, Na) complexes were considered as the simple sample for measure of hydrogen bonding strength. Density functional theory B3LYP/6-311 G^** level was applied to the optimization of geometries of complexes and monomers. Measure of hydrogen bonding strength based on geometrical and topological parameters, which were derived from the AIM theory, was analyzed. Additionally, natural bond orbital (NBO) analysis and frequency calculations were performed.From the computation results it was found that the electronic density at N-H bond critical points was also strictly correlated with the hydrogen bonding strength.     

Ni掺杂对Ni/MgO体系中电荷分配影响

采用密度泛函理论(DFT)计算方法,研究了载体Ni掺杂对Ni/MgO催化剂的电子结构及其对CH_4/CO_2重整反应的影响。结果显示,随着载体Ni:Mg比的增加,CH_4解离吸附和CH_x氧化过程的反应能垒均会随之升高,CH也更容易产生热解C,从而导致催化剂的活性和稳定性的下降。通过分析重整过程的Hirshfeld电荷分配,发现金属载体之间电子转移的方向会随着载体中Ni含量的上升由载体向Ni金属转移变为由Ni金属向载体转移。当Ni金属富电子时,反应物活化时电子的转移主要发生在表层Ni原子与吸附物种之间,参与氧化的CH_x物种为CH_2;当Ni金属缺电子时,反应物活化时Ni簇的电子结构基本保持稳定,电子主要在载体表层的Ni原子与反应物之间转移,CH是主要参与氧化的CH_x物种。