2-羟基-1-氧基乙烯自由基(C2H3O2)的分子内质子转移反应的理论研究

用量子化学从头计算方法研究了2-羟基-1-氧基乙烯自由基的质子转移反应。首先, 在UHF/3-21G的水平上, 采用能量梯度法优化了反应物和过渡态的几何构型, 然后利用这两个优化的构型做了振动分析, 找出相应的振动频率和模式, 从而得到质子转移反应的活化熵值。此外, 又做了内禀反应坐标途径(IRC)。为了求得比较准确的反应势能剖面, 以便进行隧道效应校正, 用多体微扰法(二级微扰)同时在参加转移的氢原子上附加了扩散函数p(UMP_2/3-21G~+)在IRC的各点上进行能量校正。根据从以上计算结果拟合的抛物线势, 求出质子转移的隧道效应校正系数为19.9, 然后由过渡状态理论计算了此反应的比速常数为7.4×10~(11)s~(-1)。此外, 还得到了该自由基的分子内氢键键能和键长分别为19.2 kJ mol~(-1)和0.2057 nm(UMP_2/3-21G~+结果)。     

C2H3和NO2反应势能面的理论研究

在CCSD(T)／6—311G(d，p)／／B3LYP／6—3llG(d，p)水平上给出了反应C2H3 NO2的详细势能面信息，并列出了中间体和过渡态的几何构型．通过深入分析反应路径及反应机理，得到5个能量可行的产物和6条反应通道，其中产物C2H3O NO的形成又有利，而产物CH2CO HNO则是次要产物，其他产物在通常条件下可以忽略．     

星际媒介H2NCH2CN与H2O反应中的H2O分子偶合质子转移机理和氢隧道效应

H2NCH2CN+H2O→H2NCH2C(OH)NH是一个重要的反应, 涉及到星际媒介中甘氨酸的形成, 与早期地球上的氨基酸起源有关. 如果没有考虑氢隧道效应, 在MP2/6-311+G(d,p)级别上计算反应能垒是254.7 kJ·mol-1, 在星际媒介中该气相反应很难进行. 在星际媒介冰颗粒表面上, 水分子催化反应增强了该化学反应的活性. H2NCH2CN与(H2O)3反应中的两个水分子作为催化剂降低活化能77.5 kJ·mol-1和活化自由能70.9 kJ·mol-1, 并且通过氢键桥协同传递质子. 量子氢隧道对于该反应进行至关紧要,采用小弯曲隧道(SCT)近似和正则变分过渡态理论(CVT)方法研究. 温度50 K时, 速率常数kSCT/CVT为1.86×10-23 cm3·molecule-1·s-1, 表明在星际媒介中通过质子隧道机理该反应容易进行. 研究结果与地球上的氨基酸起源于地球本身物质的观点相一致.     

H2CO和NO2反应机理的密度泛函理论计算研究

用密度泛函理论方法在UB3LYP/ 6-311++G(d,p)并包含零点能水平上计算得到了H2CO和NO2反应的势能面.在势能面上找到了由H2CO和NO2反应生成HCO和trans-HONO的两条反应通道.直接H迁移反应通道的势垒只有90.54 kJ*mol-1,是主要的反应通道,其TST速率是7.9 cm3*mol-1*s-1,与文献值相符;另一条通道是H2CO异构化为trans-HCOH,然后C位H迁移,最后生成的HOC分子异构化为HCO,这条通道反应势垒高达348.03 kJ*mol-1,是一条次要反应通道.     

气相中CrO2+和H2反应的理论研究

用密度泛函UB3LYP/6-311++G(3df, 3pdpd)//6-311G(2dd, p)方法计算研究了在二重态和四重态两个势能面上的气相反应：CrO₂⁺ + H₂→CrO⁺+ H₂O. 对影响反应机理和反应速率的势能面交叉进行了讨论, 并运用Hammond 假设和Yoshizawa 等的内禀反应坐标(IRC)单点垂直激发计算的方法找出了势能面交叉点(crossing point (CP)). 运用碎片分子轨道(fragment molecular orbital(FMO))理论, 对初始复合物2IM1和4IM1的轨道相关进行了分析, 解释了CrO₂⁺活化H—H σ键及H₂迁移的机理.     

C3H+与N反应的理论研究

用密度泛函方法在QCISD(T)／6—311 G^**//B3LYP／6—311G^*水平上研究了气相反应C3H^ N的反应机理．得到了不同能量产物的可能的反应通道，获得反应势能面．整个反应为多通道反应，经过多个步骤完成，共找到9个中间体和11个过渡态，产物C3H^ N(P2)为能量较低的产物，通道3：IM5→TS4→IM6→TS5→IM7→TS7→IM8→P2为较为可行的反应通道．     

尿酸质子转移反应的理论研究I——分子内质子转移研究

使用量子化学中的Hartree-Fock方法和密度泛函理论中的B3LYP方法，分别在3－21G^*和6－31G（d)水平上，计算了尿酸分子从三羰基异构体向三羟基异构体的转化。结果表明，转化过程经历了单羟基和双羟基异构体2种中间物和3种过渡态时的分子内质子转移（IPT），转移中的H原邻近的N，O和C原子形成了具有四元环结构的过渡态。随着IPT的进行，N－H键逐渐被削弱和断裂，O－H键则逐渐生成。3个反应的活化能分别为190.3kJ/mol,181.4kJ/mol和249.9kJ/mol(B3LYP/6-31G(d))。较高的活化能表明在室温下，无催化剂的IPT难以进行。     

BH+2与C2H2反应势能面的量子化学研究

用B3LYP/6-311G(d,p) 密度泛函方法和高级电子相关的CCSD(T)/6-311G(2df,p)偶合簇法研究BH+2与C2H2反应势能面. 结果表明 该势能面上存在(a) H2B+*C2H2, (b) HBCHCH2+, (c) H2BCCH+2和(d) H2*BHCCH+四种异构体, 其中(b)能量最低且在动力学上最稳定, (a), (c)和(d)在动力学上均不稳定; BH+2通过对C2H2的分步亲电加成以及随后的氢迁移和H2消除等反应形成离解产物HBCCH++H2, 该反应不需要活化能且大量放热. 计算结果有助于深入了解BH+2等缺电子硼氢正离子的反应行为.     

时间分辨红外发射光谱研究C2H3+NO反应体系

The elementary reaction of C2H3＋ NO has been reported for the first time in this paper.C2H3 radical was produced by laser photolysis of vinyl bromide at 248 nm. Vibrationally excited reaction products H2CO,NCO and HCN were observed. Two exothermic reaction channels leading to HCN＋ H2CO and CH3＋ NCO are identified.     

Theoretical Study on Gas Phase Reactions of OH Hydrogen-Abstraction from Formyl Fluoride with Di erent Catalysts

The mechanisms and kinetics of the gas phase reactions that the hydrogen atom in formyl uoride (FCHO) abstracted by OH in the presence of water, formic acid (FA), or sulfuric acid (SA) are theoretically investigated at the CCSD(T)/6-311++G(3df, 3pd)//M06-2X/6-311++G(3df, 3pd) level of theory. The calculated results show that the barriers of the transition states involving catalysts are lowered to -2.89, -6.25, and -7.76 kcal/mol from 3.64 kcal/mol with respect to the separate reactants, respectively, which re ects that those catalysts play an important role in reducing the barrier of the hydrogen abstraction reaction of FCHO with OH. Additionally, using conventional transition state theory with Eckart tun-neling correction, the kinetic data demonstrate that the entrance channel X FCHO+OH (X=H₂O, FA, or SA) is signi cantly more favorable than the pathway X OH+FCHO. More-over, the rate constants of the reactions of FCHO with OH radical with H₂O, FA, or SA introduced are computed to be smaller than that of the naked OH+FCHO reaction because the concentration of the formed X FCHO or X OH complex is quite low in the atmosphere.     

5-氯尿嘧啶质子转移异构化的密度泛函理论研究

采用密度泛函B3LYP/6-311+G**方法,对5-氯尿嘧啶分子内质子转移及水助催化质子转移引起的互变异构反应机理进行了计算研究,获得了互变异构过程的反应焓、活化能、活化吉布斯自由能和质子转移反应的速率常数等参数。计算结果表明,5-氯尿嘧啶无论是孤立分子还是一水合物,其双酮式CU1是最稳定异构体,由双酮式向烯醇式异构化找到3条通道(P1,P2,P3),各通道速控步骤的活化能分别为177.85、177.05和197.58kJ/mol。当水分子参与反应以双质子转移机理异构化时,活化能显著降低,各通道速控步骤的活化能依次降为66.24、69.36和77.85kJ/mol,有利于双酮式向烯醇式或酮醇式转变。计算结果还表明,氢键作用在增大5-氯尿嘧啶一水复合物稳定性、降低质子转移异构化反应活化能等方面起着重要作用。     

胞嘧啶一水复合物质子转移异构化反应机理的理论研究

采用密度泛函B3LYP方法,在6-311＋G＊＊基组水平上对胞嘧啶一水复合物质子转移引起的氨-酮式、氨-烯醇式与亚胺-酮式互变异构反应机理进行了计算研究,获得了互变异构过程的反应焓、活化能、活化吉布斯自由能和质子转移反应速率常数等参数。将Onsager反应场溶剂模型用于水相的计算,结果表明,胞嘧啶一水复合物无论在气相中...     

8-羟基喹啉单体及二聚体质子转移反应的理论研究

Density functional theory （DFT） of quantum chemistry method was employed to investigate proton transfer reactions of 8-hydroxyquinoline （8-HQ） monomers and dimers. By studying the potential energy curves of the isomerization, the most possible reaction pathway was found. The total energy of 8-hydroxyquinoline was lower than that of quinolin-8（1H）-one, whereas the order was reversed in dimers. The findings explained the contrary experimental phenomena. The minimum reaction barrier of intramolecular proton transfer was 47.3 kJ/mol while that in dimer was only 25.7 kJ/mol. Hence it is obvious that proton transfer reactions of 8-HQ monomer have a considerable rate but it is easier to proceed for 8-HQ dimer than monomers. It implied that the hydrogen bond played an important role in depressing the activation energy of reaction. The mechanism of the tautomerization was discussed on the basis of theoretical results.     

HCO+NO2反应势能面的理论研究

在B3LYP/6-311G(d,p)和CCSD(T)/6-311G(d,p)水平上给出了HCO+NO₂反应详细的势能面信息.计算结果表明,该反应采用两种无垒进攻方式,分别得到两种加合物H(O)CNO₂和H(O)CONO.找到7种能量低于反应物且合理的产物及相应的反应路径.通过对热力学和动力学的分析,产物HONO+CO(P2,P3),HNO+CO₂(P1)和H+CO₂+NO(P6)的形成更为有利.计算结果同实验相符,且有助于深入了解HCO自由基的化学行为.     

四氢叶酸辅酶参与的酶催化—碳单元转移反应及其人工模拟进展

简要介绍了生物体系中酶催化的一碳单元转移反应以及四氢叶酸辅酶的结构和作用,综述了一碳单元转移反应的人工模型进展,展望了上述反应的理论研究方法及前景。     

氟代乙烯阳离子的理论研究

用B3LYP和MP2方法及6-31G(d, p)、6-31＋G(d, p)、6-311G(d, p)和6-311＋G(d, p) 基组，对六种氟代乙烯阳离子做了理论研究，优化了它们的基电子态的结构，计算了对应分子的垂直电离势（VIP）和绝热电离势(AIP).结果表明，与具有非平面结构的乙烯阳离子不同，六种氟代乙烯阳离子都只具有平面结构；与分子结构相比，离子结构的C－C键增长， C－F键缩短， CCF键角变小. 自然布居分析计算表明，这些离子的正电荷主要分布在与F原子相连的C原子和各H原子上. B3LYP/6-311＋G(d, p) 级别上计算的各分子的VIP和AIP值和实验值符合得很好. 使用含弥散基函数的基集可以明显提高这类分子的电离势的计算精度.     

2-(2′-羟基苯基)苯并咪唑的质子转移反应和光谱性质的理论研究

用AM1和INDO/S-CI方法对2-(2’-羟基苯基)苯并咪唑的基态和激发态分子内质子转移反应进行了理论研究,求得基态和激发态反应的势能曲线、势垒和过渡态,并研究了此分子的一些异构体、阴离子的相对稳定性,估算了氢键能.进行了实验光谱的理论指认,所得结果与实验值符合较好,在此基础上对光化学反应机理和光谱性质进行了探讨.     

Theoretical Study on Intramolecular Proton Transfer of Perylenequinonoid Derivatives

In the past two decades, perylenequinonoid derivatives (PQD), such as hypocrellin A (HA), hypocrellin B (HB) and hypericin (HYP) have attracted considerable attention owing to their excellent properties of photosensitization and great advantages over the investigation of intramolecular proton transfer (IPT)1-5. Previous researches demonstrated that IPT both in the ground state and excited states exists in PQD and is critical for PQD to reserve their photosensitive activity3,6. Altho…     

3-羰基吡唑质子转移过程的理论研究

采用密度泛函B3LYP／6—311G^＊＊方法,对3-羰基吡唑几何构型进行了全自由度优化,获得了它们的几何结构和电子结构．计算并考察了3-羰基吡唑的两种构象即syn和anti构象的稳定性以及3-羰基吡唑进行结构互变的质子转移过程的四种可能途径：（a）分子内质子转移;（b）水助质子转移;（C）同种二聚体双质子转移;（d）异种二聚体双质子转移．计算结果表明3-羰基吡唑的syn构象中N2-H型的稳定性大于N1-H型,进行质子转移时途径（C）所需要的活化能最小（52．78kJ／mol）,途径（a）所需要的活化能最大（200．59kJ／mol）;3,羰基吡唑的。anti构象中N1-H型的稳定性大于N2-H型,进行质子转移时途径（d）所需要的活化能最小（61．09kJ／mol）,途径（a）所需要的活化能最大（204．15kJ／mol）．