N-亚苯基氨基酰胺气相高温分解反应机理的密度泛函研究

利用密度泛函理论研究了N-亚苯基氨基酰胺气相高温分解生成苯腈和苯甲酰胺的反应机理。首先用B3LYP／6-31G(d,p)方法优化反应中反应物、过渡态、中间体及产物的几何构型,通过振动分析确认了过渡态的结构,并通过内稟反应坐标方法(IRC)确认能量最低的反应途径。本文报道了三条可能的反应通道,包括一条直接协同高温分解反应和两条先成环后协同高温分解反应途径,其中直接协同高温分解反应由于能垒低,因此发生的几率较大     

N'-苯亚甲基-苯并酰肼气相高温分解反应机理的密度泛函研究

利用密度泛函理论研究了N'-苯亚甲基-苯并酰肼气相高温分解生成苯腈和苯甲酰胺的反应机理.首先用B3LYP/6-31G(d,p)方法优化反应中反应物、过渡态、中间体及产物的几何构型,然后通过振动分析确认了过渡态的结构,并通过内禀反应坐标方法(IRC)确认能量最低的反应途径.报道了3条可能的反应通道,包括1条直接协同高温分解反应和2条先成环后协同高温分解反应途径,其中直接协同高温分解反应由于能垒低.因此发生的几率较大.     

丙三醇脱水反应机理的密度泛函理论研究

为了理解纤维素热解初期的脱水反应机理, 采用Gaussian 03程序中的密度泛函理论UB3LYP/6-31＋＋G(d,p) 方法, 对模型化合物丙三醇脱水反应机理进行了量子化学理论研究. 设计了6种可能的脱水反应途径, 对各种反应的反应物、产物和过渡态的结构进行了能量梯度全优化, 计算了不同温度下各反应途径的标准热力学和动力学参数. 计算结果表明: 除了形成中间体IM_a和IM_b的反应外, 其它反应均为吸热反应; 温度高于400 K时, 丙三醇开始发生脱水反应; 与1-2-脱水反应相比, 1-3-脱水反应的反应势垒更低, 其活化能为233.75 kJ/mol; 当反应加入金属离子Li^＋时, 有利于脱水反应的发生, 这时1-2-脱水反应的活化能为201.95 kJ/mol, 1-3-脱水反应的活化能为202.14 kJ/mol.     

靛蓝及其取代物的密度泛函理论研究

运用量子化学中密度泛函理论(DFT)方法,在B3LYP／6-31G^ 水平上对靛蓝及其芳环4,4′-,5,5′-,6,6′-,7,7′-取代衍生物进行理论计算．探讨了F,Cl,Br,NO2,CH3O,CH3在不同位置的取代对分子的几何构型、电子结构和电子光谱的影响,获得与实验结果相一致的结论．还用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法在相同水平计算其电子光谱．结果表明靛蓝及其芳环取代衍生物的最低激发单重态(S1)均源自HOMO-LUMO(π-π^*)跃迁．     

甲醇在Ru(0001)表面吸附的密度泛函研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,以原子簇Ru15为模拟表面,对甲醇在理想的Ru(0001)面三种吸附位置(top,fcc,hcp)的吸附模型进行了几何构型优化,能量计算,Mu lliken布局分析以及振动频率计算,结果表明顶位为最有利的吸附位.这些变化与实验观察到的甲醇在过渡金属表面解离的结果相一致.同时通过对吸附过程的分析推测其可能的解离途径.     

用密度泛函理论研究一种新型有机硅化合物异构体的振动光谱

在B3LYP/6-31＋G(d)的水平上, 对两种含有手性Si原子的新型有机硅单体Si₂(CH₃)₂H₂N₂(C₂H₅)₄和Si₄(CH₃)₄H₄N₂(C₆H₅)₂的几种异构体进行了研究, 在全参量几何构型优化的基础上, 进行了简谐振动频率计算, 同时对所研究的体系进行了热力学性质和低能激发态的含时密度泛函理论(TDDFT)计算. 理论计算表明, 构象异构体之间的红外光谱差异不大, 热力学和低能激发态性质也相似; 顺/反结构相似的异构体之间红外光谱差异不大, 但热力学和低能激发态性质却呈现差异; 旋光异构体或顺/反结构相差较大的异构体之间, 红外光谱和热力学及低能激发态性质有明显的差异. 从理论上解释了实验红外光谱中Si—H振动峰的裂分是由异构体的存在所致, 并找到裂分峰所对应的异构结构. Si—H键振动频率与其键长相关.     

气相中环丁烯负离子与N2O反应机理的理论研究

采用B3LYP 和MP2两种计算方法,在6-31++G(d, p)的基组下,对气相中环丁烯负离子与N2O反应的微观机理进行了较为系统的计算研究。结果表明,该反应存在两条反应通道,每条反应通道又包含着三条反应路径,产物分别为乙烯基重氮甲基负离子与甲醛,同时也应能检测到少量的环丁烯酮负离子及N2等产物。其中,通道1是主反应通道,路径1为主反应路径,路径3是路径1、2的竞争反应。理论计算结果与实验预测基本一致。     

甲氧基在Rh(111)表面吸附的密度泛函研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,以原子簇Rh13(9,4)为模拟表面,在6-31G(d,p)与Lanl2dz基组水平上,对甲氧基在Rh(111)表面的四种吸附位置(fcc、hcp、top、bridge)的吸附模型进行了几何优化、能量计算、Mulliken电荷布局分析以及前线轨道的计算。结果表明,当甲氧基通过氧与金属表面相互作用时,在bridge位的吸附能最大,吸附体系最稳定,在top位转移的电子数最多;吸附于Rh(111)面的过程中C—O键被活化,C—O键的振动频率发生红移。     

O(3P)+O2H——OH+O2反应机理的密度泛函理论研究

用密度泛函理论方法研究了O(³P)与O₂H反应生成羟基和氧分子的反应机理.在PW91/6-31+G^*水平上用梯度解析技术全自由度优化上述反应物、产物和反应路径上的中间体及过渡态几何构型,并通过频率振动分析加以确认,计算IRC反应路径及中间体异构化过程,确定了此反应的可能反应通道.结果表明:该反应是多通道多步骤的强放热反应.首先形成顺式或反式O₃H富能中间体,此过程无能垒;然后跨过一个能垒分解成产物OH和O₂.通道IM1→TS1比IM2→TS2克服的能垒要大,反应放热372.822kJ.mol^-1.IM1TS3IM2可相互转化.     

气相中环丁烯负离子与N2O反应机理的理论研究

采用MP2和B3LYP两种计算方法,在6-31 G(d,p)的基组下,对气相中环丁烯负离子与N2O反应的微观机理进行了较为系统的计算研究,并在相同基组下进一步用QCISD方法在MP2优化构型的基础上进行了单点能校正.结果表明,该反应存在两条反应通道,每条反应通道又包含着三条反应路径,产物分别为乙烯基重氮甲基负离子与甲醛,同时也应能检测到少量的环丁烯酮负离子及N2等产物.其中,通道1是主反应通道,路径1为主反应路径,路径3是路径1和2的竞争反应.理论计算结果与实验预测基本一致.     

功能离子液体[NH2p-bim]BF4吸收CO2的密度泛函研究

用密度泛函理论对功能化离子液体[NH2p-bim]BF4吸收CO2的作用机制进行了理论研究。在RB3LYP/6-311 G**的计算水平对离子液体[NH2p-bim]BF4的结构以及CO2与该离子液体反应可能生成的产物进行了全优化,获得了优化结构的振动频率和热力学数据。计算结果表明,离子液体[NH2p-bim]BF4吸收CO2主要是通过离子液体的阳离子[NH2p-bim] 自偶解离的[NHp-bim]与CO2分子结合生成[O2C-NHp-bim],其结合能为238-260 kJ/mol。     

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.     

烯丙醇与臭氧反应机理的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论的MPW1K,BHandHLYP和MPWB1K方法,结合6-31+G(d,p)基组优化了烯丙醇与臭氧反应势能面上各驻点的几何构型,通过同一水平的振动频率分析确认了中间体和过渡态.反应路径上的驻点都在HL理论水平下进行单点能量校正,并进行了MPW1K/6-31+G(d,p)水平下的零点振动能校正(ZPE).对反应机理的详尽分析表明臭氧抽取烯丙醇羟基基团中H的通道的反应势垒比臭氧加合烯丙醇双键基团通道的反应势垒高,臭氧与烯丙醇双键加合生成臭氧化物为最可几反应路径.在加合反应历程中,氢迁移通道需经过氢迁移和离解等复杂过程,最终要产生少量的OH自由基,与烃烯类臭氧化反应产生大量OH自由基的结果相反.     

密度泛函理论研究间硝基苯基吡咯酰胺识别卤素阴离子

采用混合密度泛函B3LYP方法, 在LANL2DZ水平上优化间硝基苯基吡咯酰胺(NPC)及其卤素阴离子复合物的几何构型, 从几何结构参数、电荷布居、前线轨道、结合能以及热力学参数等角度探讨复合物形成过程中主体分子的构象变化以及主客体间的超分子作用. 研究结果表明, 吡咯酰胺主体分子识别卤素阴离子是一个自发过程. 识别过程包括阴离子诱导下主体分子构象转变和“活性”构象与阴离子形成氢键两个步骤. 计算表明主体分子复合阴离子过程中, 两者的前线轨道发生作用, 电子容易从卤素阴离子的HOMO向主体分子的LUMO转移. 在所形成的四种复合物NPC-X^－ (X^－＝F^－, Cl^－, Br^－, I^－)中, 以NPC-F^－最稳定, 与文献报道吡咯酰胺主体分子识别卤素阴离子能力的实验结果相一致.     

醋酸铀酰负离子气相分解反应的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT), 选择杂化密度泛函TPSSh和TZVP基组, 对一个UO₂(CO₃)₃^4-负离子的结构进行优化, 理论计算所得结果(键长等参数)与实验数据一致. 应用TPSSh/TZVP(ECP)方法对醋酸铀酰负离子UO₂(CH₃COO)₃^-的气相分解反应进行了理论计算, 成功地解释了含+5价铀的气相自由基负离子的稳定性, 并对2个负离子(CH₃COO)UO₂CH₃^-和CH₃UO₂OH^-分别与水的复分解反应进行了理论计算, 所得数据与质谱的实验结果较好地吻合.     

密度泛函方法研究气相胞嘧啶的互变异构化

By comparing the ready experimental results with the calculated results obtained at 7 basis sets and 3 theoretical levels, respectively, for the tautomeric form Cyt1 of cytosine, the relatively accurate B3LYP/6-311+G** theoretical method to study the tautomerism of cytosine was chosen. The ground-state structures of 8 tautomers of cytosine were fully optimized at B3LYP/6-311+G** level, and the tautomerism of 6 relatively stable tautomers of cytosine was studied. The frequency analysis was performed on all the optimized structures. For the ground state geometries, all the calculated frequencies are real; for the transition-state geometries, there is only one imaginary frequency for each structure. Detailed Intrinsic Reaction Coordination calculations were carried out to guarantee the optimized transition-state structures being connected to the related tautomers. All the energies given include the zero-point energy corrections. The theoretical results can give a reasonable interpretation for the experimental results.     

重质有机资源热解过程中自由基诱导反应的密度泛函理论研究

以重质有机资源热解过程中的自由基反应为背景,为了探究自由基对共价键的诱导作用及其对共价键解离能的影响,采用基于密度泛函理论的研究方法,选择ωB97XD/6-31G**级别在Gaussian?09程序上对·CH3、·OH和·H分别诱导七类共价键反应过程的能量进行了理论计算.结果表明,空间位阻效应对自由基诱导反应能垒的影响...     

金属Ir4 Cluster催化丙烯加氢反应势能面的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)对金属Ir4 cluster催化丙烯Propene加氢反应的反应机理进行了理论研究. 在B3LYP理论水平下优化了反应通道上反应物、中间体、过渡态和产物各驻点物种的几何构型, 构建了该反应的基态势能面. 计算结果表明, Ir4 cluster催化丙烯加氢反应, 主要通过3条反应通道(c,d和e)进行. 主反应通道c 是H1原子先经过中间体1加成到丙烯的边端C上形成中间体3, 然后H2原子经过渡态TS3—5, 中间体5和过渡态TS5-P加成到中间C上生成产物P. c通道无论从动力学角度还是热力学角度都是最有利的; 反应通道d和e中的最高势垒和通道c上的相比差别不大, 具有一定的竞争性, 是次通道.     

哒嗪裂解反应机理的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论(DFT)方法, 以哒嗪为煤的模型化合物, 在(U)B3LYP/6-31G(d,p)水平下计算了标题化合物的键布居数和键裂解能, 并对其热解机理进行了探讨. 在(U)B3LYP/6-311++G(d,p)水平下计算了热解过程中各物种的单点能, 并对总能量进行了校正. 结果表明, 标题物N-N键的布居数和裂解能均最小, 且各键裂解能随温度变化不大, 热解最终产物为HCN和乙炔, NH₃可能是HCN经过二次转换得到的. 采用过渡态理论计算了300~1900 K温度范围内热解的速率常数, 求得lnk与1/T的线性关系.     

过亚硝酸异构化反应机理的密度泛函理论研究

用密度泛函理论方法研究了过亚硝酸在水溶液中的异构化反应机理。在 B3LYP/6-31G水平基础上用梯度解析技术全自由度优化了反应物、产物和反应途径 中的中间产物及过渡态的几何构型，并通过振动频率分析加以确认，进行了内禀反 应坐标计算，确定了该反应的可能通道。结果表明：该反应为多通道强放热反应， 其中以羟基直接转移途经能垒最小，绝对反应速率常数值最大，因此，推测该通道 为主要的反应通道。