甲硅硫醛(H2SiS)脱氢反应的反应路径解析

本文用内禀反应坐标(IRC)方法讨论了甲硅硫醛分子的脱氢反应机理. 在RHF/4-31G基组上对此反应做了量子化学从头计算和反应路径解析, 得到H_2SiS的平衡几何、过渡态结构、反应势能曲线、活化能, 反应热以及沿反应坐标一些物理量的变化, 并对平衡几何和过渡态做了振动分析. 同时, 计算了反应的频率因子A和在500 K时的活化熵△S≠。     

化学反应的内禀反应坐标法VI. 甲胺脱氢反应的反应路径解析

本文用内禀反应坐标(IRC)法对甲胺的1,1-和1,2-脱氢反应途径进行了微观动力学解析.在RHF/4-31G水平上确定了反应的过渡态结构和势能变化曲线,得到了活化能、反应热、频率因子和活化熵等物理量.模式选择研究表明:1,1-和1,2-脱氢反应过程的反应坐标(IRC)分别与反应物中频率为1057和1348cm~(-1)的两个变形振动模式相联结.在每条反应途径上都存在正则坐标间的振动耦合.本文的计算为激光诱导和模式选择化学反应的研究提供了重要信息和理论指导.     

化学反应的内禀反应坐标法VI. 甲胺脱氢反应的反应路径解析

本文用内禀反应坐标(IRC)法对甲胺的1,1-和1,2-脱氢反应途径进行了微观动力学解析。在RHF/4-31G水平上确定了反应的过渡态结构和势能变化曲线,得到了活化能、反应热、频率因子和活化熵等物理量。模式选择研究表明:1,1-和1,2-脱氢反应过程的反应坐标(IRC)分别与反应物中频率为1057和1348cm^-^1的两个变形振动模式相联结。在每条反应途径上都存在正则坐标间的振动耦合。本文的计算为激光诱导和模式选择化学反应的研究提供了重要信息和理论指导。     

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 .     

可乐定分子构象异构和互变异构的理论研究

采用HF/6-31G*方法, 对氨基型和亚胺型可乐定中性分子以及质子化的可乐定分子进行了构象分析. 之后采用B3LYP/6-31G**方法对处于势能面上的能量极小构象异构体进行全自由度几何优化和频率分析. Onsager反应场溶剂模型用于水相的计算. 结果表明, 在气相和水相中可乐定中性分子主要以亚胺型存在, 这同已有实验结果一致. 进一步, 寻找构象异构化过渡态和氨基型亚胺型互变异构化过渡态, 探讨质子化和水溶剂化效应对异构化过程的几何结构和能量的影响. 为了考察氯苯的共轭效应对可乐定互变异构体稳定性的影响, 在B3LYP/6-31G**水平上, 研究了2-氨基-2-咪唑啉的互变异构化反应机理.     

硼氢化反应机理(Ⅰ):HCN+BH_3反应的反应途径

利用量子化学从头计算法RHF／4-31G基组对氢氰酸的硼氢化反应进行了理论研究．IRC分析表明：氢氰酸与甲硼烷通过“类四中心”过渡态，直接加成生成产物．排除了另两种反应机理的可能性：（1）甲硼烷直接进攻碳-氮π键，经三中心过渡态生成产物；（2）首先形成直线型分子复合物，然后靠分子内氢迁移重排生成产物     

卡宾与醚C-H键插入反应的理论研究——(Ⅰ)卡宾与二甲醚的插入反应

用量子化学从头计算方法在MP2/6-31G(d)水平上计算了单重态的CH₂与二甲醚中C-H键插入反应的过程,并在MP₄/6-31G(d)水平上计算了反应物、过渡态和产物的能量。反应仅具有一个8.1kJ/mol的早期势垒,反应过程是卡宾的一个亲电-亲核过程,在插入过程中,卡宾空的p轨道和占有一对孤电子的σ轨道分别指向C-H键的H原子和C原子。     

亚甲基环丙烷卡宾的开环与1,2-氢迁移的从头算研究

用从头计算-解析梯度法研究了亚甲基环丙烷卡宾的重排反应。开环重排经Hückel型过渡态,在过渡态前后分别属2电子和4电子反应,取对旋和顺旋方式,遵从4n+2和4n规则。1,2氢重排经迁移氢进攻卡宾碳的空p轨道发生。用RHF/6-31-G^**∥STO-3G方法算得开环势垒为24kJ/mol。1,2氢重排不是开环的竞争反应,其势垒为118kJ/mol。与环丙烷卡宾比较,亚甲基取代未改变其开环反应的类型与机理,但增大开环反应活性。     

F原子与瞬态自由基CH_2SH反应的理论研究

用量子化学从头算和密度泛函理论（DFT）对F原子与自由基CH_2SH在势能面上 的反应进行了研究。在B3LYP/6-311G水平上计算出了各物种的优化构型、振动频率 和零点振动能(ZPVE);各物种的总能量由B3LYP/6-311 + G(2df, pd)//B3LYP/6- 311G计算,另外对反应物和产物还计算了其G3能量。结果表明：首先F通过与C或S 结合的两种途径与CH_2SH相配位,再通过H（4）原子转移形成甲基,然后甲基再旋 转,甲基中H（4）原子最终与F结合,反应产物为HF和CH_2S。反应为放热反应,分 别为ΔH_r = -370.7 kJ/mol (DFT)和-396.94 kJ/mol (G3)。此外依据计算出的反 应热,可得自由基·CH_2SH的生成热Δ_fH°_(298.15) = 146.44 kJ/mol (DFT), 而Δ_fH°_0 = 167.36 kJ/mol (G3)。它们与以前的实验和理论值是一致的。     

氟代甲酰胺和N—氟代甲酰胺异构化反应路径的理论研究

采用量子化学MNDO法,计算了氟代甲酰胺和N—氟代甲酰胺的1,2—氢迁移异构化反应势能面上的反应路径。结果表明:氟代甲酰胺分子比N—氟代甲酰胺分子稳定.前者异构化为吸热反应,后者为放热反应。N—氟代甲酰胺的氢迁移势垒低于甲酰胺的氢迁移势垒.氟原子的存在使过渡态结构相对松散,有利于异构化的发生.     

3-羟基-2-吡啶亚胺异构反应的机理

在RHF-6-31G,MP2/6-31G和MP2/6-31G水平上,对3-羟基-2-吡啶亚胺的气相、水分子作为催化剂的异构化反应进行了研究,结果表明,气象异构难于进行,水分子作为催化剂参与反应过程是目标反应所循的反应路径。     

N(4S)+ NO(X2Π)→N2(X3Σg-)+O(3P) 反应的立体动力学研究

采用准经典轨线方法研究了在不同碰撞能下，碰撞反应N(4S)+NO(X2Π)→ N2(X3Σg- )+O(3P)在两个最低势能面3A 和 3A'上产物与反应物之间的矢量相关. 结果表明，对于不同的碰撞能，在两个势能面上反应产物的转动取向展示了不同的特征和趋势. 随着碰撞能的增加，发生在3A 势能面上的反应主要受外平面机理支配，而发生在 3A' 势能面上的反应倾向于受内平面机理支配. 这些差异来自于两个势能面的不同构型.     

N(~4S)+NO(X~2II)→N_2(X~3Σ_g~-)+O(~3P)反应的立体动力学(英文)

采用准经典轨线方法研究了在不同碰撞能下,碰撞反应N(4S) NO(X2!)→N2(X3"g-) O(3P)在两个最低势能面3A″和3A′产物与反应物之间的矢量相关.结果表明,对于不同的碰撞能,在两个势能面上反应产物的转动取向展示了不同的特征和趋势.发生在3A″势能面上的反应主要由外平面机理支配,而发生在3A′势能面上的反应倾向于受内平面机理支配.这些差异来自于两个势能面的不同构型.     

化学反应的内禀反应坐标法（X）：氨基卡宾脱氢反应的从头计算研究

氨基卡宾作为重要的反应中间体引起了人们的兴趣,它可分别通过1,1-H_2消除和1,2-H_2消除2种脱氢方式分别生成氰和异氰,但对这两个反应过程的细致研究至今未见报道,本文利用内禀反应坐标(IRC)法对氨基卡宾的2种脱氢反应途径进行微观动力学解析,并对反应途径上的振动相关问题做了理论探讨。     

Cl+HD反应产物的极化与态分布

利用准经典轨线理论,在BW2和G3两个势能面上,研究了Cl+HD反应的动力学.计算结果表明,产物的转动取向对势能面及反应体系的质量因子非常敏感.在BW2势能面上,计算的两个产物的转动取向强于在G3势能面上计算的结果,而无论是在BW2势能面上还是在G3势能面上,DCl产物的取向都强于HCl产物的取向.计算结果还表明,在不同的势能面上反应物的转动激发对反应的影响有着显著的不同.在BW2势能面上,反应物的初始转动激发有利于Cl+HD反应的进行;而在G3势能面上,反应物的初始转动激发消弱了反应的反应性.     

化学反应的内禀反应坐标法I:甲硫醛脱氢反应的IRC解析

本文用内禀反应坐标法讨论了甲硫醛分子的脱氢反应机理. 在4-31G基组上对此反应做了量子化学从头计算和反应路解析, 得出过渡态结构, 反应势能曲线, 活化能, 反应热以及沿反应坐标反应系的一些物理量的变化, 并对过渡态做了振动分析. 所得结果与甲醛,甲硫醇和甲醇等分子的脱氢反应结果做了对比. 还给出沿反应坐标分子间弹性碰撞阶段和最佳碰撞角等信息. 同时, 计算了反应的频率因子A,讨论了反应速率常数k值与温度的关系.     

乙酰胆碱水解反应的从头算研究

本文对乙酰胆碱水解反应历程进行了从头算分子轨道研究。首先, 我们在RHF/6-31G级别上研究了乙酰胆碱的水解反应的势能面, 找到了反应过程中的两个过渡态和连接这两个过渡态的中间体。然后进行了RHF/6-31G**级别上的单点能量计算。优化结果表明在两个过渡态中都包含有四元环状结构, 而且, 两个过渡态的四元环中存在着不同的分子内氢键。计算结果还表明,乙酰胆碱最终分解成胆碱和乙酸盐部分时, 酯键的断裂发生在羰基碳和酯基氧之间。最后, 进一步考虑溶剂化效应, 我们还运用量子Onsager模型, 在RHF/6-31G**级别上对整个水解反应的反应物、产物、中间体和过渡态分别进行了从头算自洽反应场能量计算, 求出了包含溶剂化效应在内的反应的能垒及总反应热。     

化学反应的内禀反应坐标法(Ⅶ)——乙炔与乙烯[2s+2a]环加成反应的反应路径解析

采用IRC在RHF/3-21G水平上对乙炔与乙烯的[2_s+2_a]加成反应途径进行了量子化学从头算.结果表明此反应是由乙烯和乙炔分子间的相向平动向产物的振动转化实现的.从理论上说明了反应物分子上的取代基对这一反应过程起促进作用.IRC解析直观地体现了此反应过程所遵守的轨道对称守恒规则.     

三组分串联反应一锅合成多环稠合的1,5-苯并二氮杂䓬化合物

以取代的邻苯二胺、1,3-环戊二酮或1,3-环己二酮(5,5-二甲基-1,3-环己二酮)、2,3-二羰基化合物为原料,无水乙醇为溶剂,对甲苯磺酸为催化剂,经2~5 h串联反应一锅合成43种新颖的1,5-苯并二氮杂?化合物,产率最高可达95%.该反应序列首先通过两次的亲核加成-脱水反应过程,形成分子内亚胺和烯胺结构的活性中间体,然后再经分子内的碳碳偶联环合-质子转移等过程,生成多环稠合的1,5-苯并二氮杂?目标化合物,实现了在一个反应体系中形成一个二氮杂七元环和四个新化学键(两个C—N,一个C=C,一个C—C).该方法操作简单,反应便捷,对环境友好,产率高,为1,5-苯并二氮杂?化合物的合成提供绿色环保,高效简便的合成思路.     

氮笼N12的量子化学研究

采用量子化学从头算方法研究了7个氮笼N₁₂,其中包括以前文献中研究过的两个氮笼N₁₂.在RHF/6-31G^*理论水平下进行全构型优化、振动频率分析和热化学计算.计算结果表明,7个结构均是势能面上的局域极小点.N₁₂(D_3d)是所有7个笼状异构体中最稳定的.能量分析表明,如果这些分子能够被合成,将会成为潜在的高能量密度材料.