DMP与DEP在凝聚相中裂解反应理论研究: 隧道效应与溶剂效应

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法, 以极化连续模型(PCM)和导体反应场模型(COSMORS)的溶剂模型为基础, 结合反应动力学研究了2,2-二甲氧基丙烷(DMP)与2,2-二乙氧基丙烷(DEP)在凝聚相(溶液相)中的裂解反应. 结果表明, 四元环过渡态裂解反应机理是DMP与DEP裂解反应的主反应通道, 溶剂效应和隧道效应对液相中的裂解反应速率有较大的影响, 而且溶剂效应的影响更显著. 在凝聚相反应理论研究中, 溶剂效应和量子隧道效应都是不能忽略的因素.     

H原子和(CH_3)_2SiH_2抽提反应的理论研究

采用UMP2 / 6- 3 1G(d)理论水平优化了H原子和 (CH3) 2 SiH2 抽提反应势能面上的所有驻点 ,并在此水平基础上进行了内禀反应坐标 (IRC)的计算 ,得到该反应的反应途径 (MEP) .应用变分过渡态理论及最小能量途径半经典绝热基态隧道效应校正 (MEPSAG)、小曲率半经典绝热基态隧道效应校正 (SCSAG)等方法对上述反应进行了动力学研究 ,期望从理论上提供一套温度范围较宽、精度较高的动力学数据 ,为阐明反应机理和解释实验结果提供理论依据     

凝聚相中振动能量弛豫的理论研究

凝聚相中的振动能量弛豫是化学、物理学和生物学中一个非常重要的动力学过程.近年来, 许多实验和理论方法业已建立并用来探索它的微观机理.本文简要介绍一些常用理论方法及其应用,并对将来的发展方向作一展望.     

酯类皂化反应动力学溶剂效应的研究——介绍一个开放式、研究性实验

介绍一个开放式、研究性实验,考察了溶剂种类、混合溶剂组成分别对乙酸甲酯、乙酸丁酯发生皂化反应的速率常数的影响。对酯类化合物皂化反应的动力学溶剂效应作了初步分析,获得了有意义的结果。     

化学动力学中隧道效应的研究 Ⅰ.甲醛单分子热反应中隧道效应的研究

本文用不对称Eckart势垒研究了甲醛单分子热解体系.改进了Forst的工作并计算了不同热效应条件下的一系列反应速率常数及相应的活化能,在考虑隧道效应的条件下详细讨论了势垒不对称性对计算结果的影响.计算结果与实验结果一致.     

氢甲酰化反应溶剂效应的量子化学研究

在B3LYP/6-31G(d, p)(Rh和P采用LANL2DZ + Polar)水平下,利用自洽反应场（SCRF）的Onsager模型,系统研究了C6H12、C6H6、THF、CH2Cl2、CH3OH和H2O（相对介电常数ε分别为2.02、2.25、7.58、8.93、32.63和78.39）六种溶剂对乙烯氢甲酰化反应中各驻点的结构和反应机理的影响.分别在上述溶剂中优化了反应物、产物、中间体和过渡态的结构,并计算了自由能和活化自由能.计算结果表明,不同溶剂对反应势能面上各驻点的结构和能量均有一定的影响,而且随着相对介电常数ε的增加,反应的活化自由能下降.水是以上六种溶剂中最佳的溶剂,这与大量的实验研究结果一致.     

SO_4~(●-)氨酸反应中的溶剂效应(英文)

研究了水-乙腈混合溶液中SO~●_4-自由基氧化酪氨酸的反应.实验结果表明,SO~●_4-自由基氧化酪氨酸的反应机制不因乙腈的加入而改变,但所产生的瞬态粒子的动力学行为受到较大影响.随介质中乙腈体积分数的增加,SO~●_4-的衰变速率减慢而酪氨酸中性自由基(TyrO●)的衰变速率加快.我们认为这两种自由基所呈现出来的相反的溶剂效应是由于其所带电荷的不同.随介质中乙腈体积分数的增加,SO~●_4-氧化酪氨酸的反应速率减慢.这一实验结果意味着,在有机溶剂存在的情况下TyrO●/TyrOH的氧化还原电势可能发生了变化,从而旁证了关于TyrO●/TyrOH的氧化还原电势因酪氨酸从游离状态变到肽或蛋白质中而发生变化的推测.     

烷基自由基β位裂解反应类反应势垒与速率常数的精确计算

提出反应类等键方法并用于高温燃烧机理中一类重要反应——烷基自由基β位裂解反应的反应势垒和速率常数的精确校正计算. 通过10种不同从头算水平对类反应中5个代表反应的反应势垒的计算发现, 用反应类等键反应方法和直接从头算方法获得的5 个代表反应的反应势垒最大绝对偏差的平均值分别为5.32 和16.16 kJ·mol^-1, 表明反应类等键反应方法计算的反应势垒对不同水平从头算方法的依赖性小, 可在较低从头算水平计算得到精确的反应势垒, 解决大分子体系反应势垒的精确计算问题. 此外应用反应类等键反应方法在BHandHLYP/cc-pVDZ 从头算水平计算了3 个代表反应的速率常数, 并与文献报道的实验值进行了比较, 其在500-2000 K温度区间内计算速率常数与实验速率常数中较大值与较小值的比值k_max/k_min的平均值为1.67, 最大值也仅有2.49. 表明应用反应类等键反应方法在较低从头算水平即可对同类反应的速率常数进行精确计算.最后在BHandHLYP/cc-pVDZ从头算水平用反应类等键反应方法计算了13个烷基自由基β位裂解反应的速率常数.     

甲酸苯酯氨解反应的机理和溶剂效应的理论研究

采用密度泛函理论方法B3LYP/6-31G(d,p)研究了甲酸苯酯与氨在气相中的反应机理. 考虑了两条可能的反应途径: 中性协同的和中性分步的机理. 采用自洽反应场极化连续模型(CPCM模型)研究了反应体系在水、乙醇和乙腈溶液中反应的溶剂化效应. 计算结果表明气相和溶液中协同机理均是最优途径. 水、乙醇和乙腈溶剂可降低协同途径的活化能, 溶剂化效应的大小对溶剂的极性不敏感.     

溶剂化效应在所谓“位阻效应”中的重要作用

SN2反应中 ,底物上的大基团会使反应速率明显降低。以前认为该现象完全源于位阻效应 ;但国外新近的研究结果显示 ,该现象的产生应当是溶剂化效应和位阻效应共同作用的结果 ,且溶剂化效应的贡献可能更大     

吡啶与苄基溴衍生物Menschutkin反应的溶剂和取代基效应的理论研究

利用MP2/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-31+G(d,p)方法和SMD溶剂化模型研究苄基溴及其衍生物和吡啶在气相和乙腈溶剂中的Menschutkin反应机理,对其主要的两条反应途径:吡啶由溴的异侧或同侧进攻,进行理论计算,解释乙腈溶剂及取代基对反应机理的影响.计算结果表明,在气相和乙腈中,吡啶从苄基溴...     

用变分过渡态理论研究NH_3+NH→2NH_2反应动力学

利用变分过渡态理论的“直接动力学”方法对ＮＨ３分子和基态ＮＨ（Ｘ３∑）自由基的反应进行了理论研究；利用从头算计算得到反应体系的电子结构能和能量梯度等信息，计算了２００～２５００Ｋ温度范围该反应的速率常数和穿透系数，分析了影响隧道效应和反应速率常数的一些因素．结果表明，在低温情况下，变分对于此反应影响较大，隧道效应特别明显．计算得到的速率常数和实验值符合得很好．     

溶剂化热力学的理论研究(Ⅴ)——含水混合溶剂中AgCl、AgBrO3溶度积的理论计算

本文以AgCl、AgBrO₃在一系列浓度的MeOH-H₂O、EtOH-H₂O、PrOH-H₂O、Me₂CO-H₂O及DMSO-H₂O混合溶剂中的离解平衡为研究对象,从离子溶剂化能的角度计算了这些难溶盐的溶度积,计算结果与文献值吻合较好.     

用变分过渡态理论研究CH3SiH3+H→CH3SiH2+H2反应动力学

用变分过渡态理论对CH3SiH3与H的抽提反应进行了理论研究;利用从头算计算了反应体系的构型、振动频率和能量等信息;计算了温度在298 ～1700K内反应的速率常数和穿透系数。结果表明,在室温下,变分对于此反应影响较大,隧道效应特别明显,计算得到的速率常数和实验值符合得很好。     

理论研究H原子与SiHF3的抽提反应

对H和SiHF₃的反应进行了详细的理论研究. 用从头算(UMP2)方法研究了其机理, 结果表明抽提氢是惟一可行的反应通道, 抽提氟的通道由于具有较高的势垒而难以进行. 用变分过渡态理论加小曲率隧道效应对该反应进行了动力学研究, 得到200~3000 K温度范围内的速-温关系式为: k(T) = (9.74×10^-22)T ^{3.22exp(-856/T).}     

有机胂化合物的研究(ⅩⅧ)——溶剂对溴化(邻氟苄基)三苯钟与芳醛反应产物生成的影响

近年来,黄耀曾等应用有机鉮盐原地生成叶立德并将它用于有机合成,使叶立德化学有了更大的发展,我们将原地生成的胂叶立德与羰基化合物反应,产物为环氧化合物或烯烃,影响反应产物的因素除胂叶立德的结构外,溶剂效应往往起决定作用,为了进一步研究半稳定胂叶立德的反应性能,寻求有利的反应条件,探索溶剂效应。     

Lewis-Br(o)insted复合碱性离子液体的合成及其在催化Knoevenagel缩合反应中溶剂效应的研究

合成了同时含有Lewis碱和Br(o)nsted碱的复合碱性离子液体,研究了其在Knoevenagel缩合反应中的催化性能.结果表明,它们对醛/酮与氰乙酸乙酯的缩合具有很好的催化活性.芳香醛的反应收率可达85%～99%.考察了它们催化Knoevenagel缩合反应的溶剂效应,发现质子溶剂可以促进缩合反应,这一促进作用可能是由于质子溶剂通过氢键活化反应底物的羰基而降低了反应能垒所造成的.该离子液体可以循环使用3次,反应活性没有下降.     

苯甲酸乙酯皂化反应的溶剂效应和活化热力学性质研究

用热动力学方法测定了苯甲酸乙酯25℃时在不同组成的乙醇-水混合溶剂中以及当混合溶剂组成分别为50.0%和57.7%时在不同温度下的皂化反应的速率常数。计算了反应的活化能、指前因子和三个活化热力学参数。动力学溶剂效应支持以生成四面体中间体为特征的B~A~C2机理, 活化熵的负值是判断中间体生成的重要依据。用活化熵可以合理解释指前因子。     

H原子和(CH3)2SiH2抽提反应的理论研究

采用UMP2/6-31G(d)理论水平优化了H原子和(CH3)2SiH2抽提反应势能面上的所有驻点,并在此水平基础上进行了内禀反应坐标(IRC)的计算,得到该反应的反应途径(MEP)。应用变分过渡态理论及最小能量途径半经典绝热基态隧道效应校正(MEPSAG)、小曲率半经典绝热基态隧道效应校正(SCSAG)等方法对上述反应进行了动力学研究,期望从理论上提供一套温度范围较宽、精度较高的动力学数据,为阐明反应机理和解释实验结果提供理论依据。     

用过渡态理论研究O(3P)原子和酮类分子反应速率常数

酮类分子反应是大气化学反应中的一个中间反应.在300--500K范围内,我们对酮类分子和O(~3P)原子反应速率常数作了系列测定.为了估算大气化学和燃烧化学反应条件下的反应速率常数,本文用过渡态理论将实验结果外推到200—2000K范围内.同时对