FC≡CF→F~2C=C:重排反应的动态学理论研究

本文用从头算方法, 在RHF/3-21G分子轨道从头算法的水平上, 得到了重排反应F-C≡C-F→F~2C=C:的内禀反应坐标(IRC)。沿着IRC, 计算了体系各简正模所对应的频率(ω)以及沿IRC运动与垂直于IRC运动的简正模之间的耦合常数(BK,F); 根据传统过渡态理论、变分过渡态理论及相应的隧道效应校正, 计算了本重排反应的反应速率常数。     

HCN→HNC异构化反应过渡态附近的拓扑特性

电荷密度拓扑分析方法(topological analysis of charge distribution)已经被广泛应用于研究化合物的各种静态性质及反应特性.对IRC反应途径上过渡态附近构型的拓扑性质研究报导较少.本工作是用电荷密度分布的拓扑分析方法对HCN→HNC异构化反应IRC过渡态附近的性质进行了研究.对电荷密度分布拓扑分析和IRC途径确定选用相同的基组,得到了一些新的结论。     

F-N=C→F-C≡N的动力学及产物的振动态分布

用数值方案，在RHF／3－21G分子轨道从头算法的水平上，得到了氟化异氰FNC到氟化氰FCN重排反应的反应途径（内禀反应坐标IRC）．沿着IRC；讨论了反应过程中体系几何构型的变化，计算了沿IRC运动与垂直于IRC简正振动之间的耦合常数（BK，F），各振动模式对应的频率（ωK），使用统一的半经典徽扰和无限级突然（SCP－IOS）近似理论计算了在一定能量下产物的振动分配.结果表明，在过渡态后，耦合常数（BK,F）的大小强烈地影响产物的振动态分布,另外用传统过渡态、变分过渡态理论及相关的隧道效应校正计算了该反应的速率常数.     

IClO2异构化反应机理及电子密度拓扑研究

利用密度泛函理论方法研究了IClO2异构化反应机理. 优化得到了七种异构体, 其中OIClO和IClOO还未见报道, 对各异构体的热力学稳定性进行了比较. 找到了异构化过程的过渡态, 并通过内禀反应坐标(IRC)计算确认了各个异构体之间的相互转化关系. 从量子拓扑学的角度, 对典型异构化反应通道IRC途径上的各点进行了电子密度拓扑分析, 讨论了反应过程中化学键的断裂、生成以及化学键的变化规律, 找到了反应途径上的能量过渡态(ETS)和结构过渡态(STS).     

乙炔与氢原子反应的IRC和反应速度常数的从头算研究

乙炔与氢原子反应:H+H—C≡C—H→ H—C≡C:+H_2在碳氢化合物的氧化、光解和热解中都具有重要意义。Dagaut等人做过动力学研究,但从理论角度研究其反应动力学尚未见报道。本文用量化方法在反应途径哈密顿基础上,求得了反应途径(IRC)上各点的IRC曲率(B_F)、IRC与其它各振动模式之间的耦合常数(B_(F,t))等,并计算出反应速度常数。 本文用HF/6-31G优化出了过渡态的几何构型(图1),并给出了过渡态的虚振动模式。     

H与ClF生成HF反应机理的量子化学研究

用从头算分子轨道法对H与ClF生成HF反应的势能面进行了系统的计算 .优选了与生成HF有关的各种可能的过渡态 .通过从以F原子为中心的线状过渡态出发作IRC的计算 ,并结合偏离线状构型后势能面的扫描数据确定了生成HF的直接型反应途径 ;通过从以H原子为中心的过渡态出发作IRC的计算确定了生成HF的迁移型反应途径 .从理论上证实了Polanyi提出的关于H与ClF生成HF的反应过程包含直接型与迁移型两种机理的假设 .     

HCN和氯反应动态学及产物振动态分布的计算

采用自洽场分子轨道UHF／6－311G**从头计算法,获得了HCN＋Cl→HCl＋CN反应的内禀反应坐标（IRC）。沿着IRC,计算了反应的动态学性质,根据传统过渡态、变分过渡态理论,得到了反应的理论速率常数,可供实验工作者参考,利用SCP－IOS近似下的产物振动跃迁几率公式,自编程序计算了HCN（004,302）＋Cl→HCl＋CN反应中产物CN的振动态分布,获得了和实验相一致的结果。     

ClO与ClO自由基反应机理及电子密度拓扑分析

利用密度泛函理论对ClO与ClO自由基反应机理进行了深入理论探讨,在B3LYP/6-311＋＋G（3df）水平上对该反应体系的反应物、中间体、过渡态及产物进行了几何构型优化,对反应通道进行了IRC(内禀反应坐标）路径解析,计算了沿各反应通道的能垒和离解能,并进行了零点能校正.从量子拓扑学的角度,对反应通道IRC途径上一些重要点进行了电子密度拓扑分析,讨论了反应过程中化学键的断裂、生成以及键的变化规律,找到了反应途径的能量过渡态和结构过渡态.     

H~2O+CN→HCN+OH的IRC解析及其反应动力学研究

本文用能量梯度法,在UHF/3-21G水平上,优化了反应H~2O+CN→HCN+OH的反应物,产物及其过渡态的几何构型,得到了该反应的活化能为32.6kJ/mol, 与实验所得的测量值相一致,同时用Morokuma的数值分析方法,得到了该反应的内禀反应坐标(IRC),沿着IRC,对反应过程中体系构型的变化进行了分析,并计算IRC 运动与垂直于IRC简正振动之间的偶合常数,讨论振动频率的变化,并结合偶合常数进行分子动态学分析,用传统过渡态理论,变分过渡态理论及相关的隧道校正等方法计算该反应的速率常数,结果与实验值基本吻合(如T=763K时,K~(计算值)^(CVT/SCSAG)=3.09×10^1^0,K~(实验值)=(5.1±0.6)×10^1^0,单位为cm^3·mol^-^1·s^-^1)     

H_20 CN→HCN OH的IRC解析及其反应动力学研究

本文用能量梯度法,在UHF/3-21G水平上,优化了反应H_2O CN→HCN OH的反应物、产物及其过渡态的几何构型,得到了该反应的活化能为32.6kJ/mol,与实验所得的测量值相一致;同时用Morokuma的数值分析方法,得到了该反应的内禀反应坐标(IRC);沿着IRC,对反应过程中体系构型的变化进行了分析,并计算IRC运动与垂直于IRC简正振动之间的偶合常数,讨论振动频率的变化,并结合偶合常数进行分子动态学分析;用传统过渡态理论、变分过渡态理论及相关的隧道校正等方法计算该反应的速率常数,结果与实验值基本吻合(如T=763K时,K_(计算值)~(CVT/SCSAG)=309×10~(10),K_(实验值)=(5.1±0.6)×10~(10),单位cm~3·mol~(-1)·s~(-1)).     

F+HC≡CH→HC≡C+HF反应的理论研究

在大气化学和燃烧历程的研究中，只含两个碳原子的碳氢化合物自由基的研究占有很重要的地位．乙炔与氟原子的反应是实验室制取HCZC·自由基的重要方法．因此乙炔与氟原子的反应在动力学研究中一直很受重视．乙炔与氟原子的反应存在有以下三种反应方式问：门抽取反应：F＋C。H。     

H2 + CN(n=0,1)→H + HCN振动选态反应

用从头算方法获得了Ｈ２＋ＣＮ反应的内禀反应坐标（ＩＲＣ），沿着ＩＲＣ，计算了各垂直于ＩＲＣ的简正模所对应的频率（Ｗ）以及沿ＩＲＣ运动与垂直ＩＲＣ运动的简正模之间的耦合常数（ＢＫＦ），根据传统过渡态，变分过渡态理论和选态公式，计算了ｎＣＮ＝０及ｎＣＮ＝１时反应的速率常数，并得到了实验相一致的结果，还计算了ｎＣＨ＝１及ｎＣＮ＝１的Ｈ＋ＨＣＮ→Ｈ２＋ＣＮ反应速率常数，可供实验工作者参考。     

HNCO+OH->H2O+NCO的反应机理

采用从头算分子轨道法 (UHF/6 31G 水平 ,并用MP4加以相关能校正 )研究了HNCO OHH2 O NCO反应机理 .同时用Morokuma数值法获得了反应途径即内禀反应坐标 (IRC) .沿着IRC ,运用反应途径哈密顿理论 ,获得反应途径动态学信息 .在此基础上 ,根据过渡态理论和相应隧道效应校正 ,计算了在不同温度下的反应速率常数 ,得到了和实验相一致的结果 .计算结果表明 ,此反应是一步直接型的抽提H反应 .     

CH~4氢抽提反应的非绝热trapping型的动力学研究

对CH~4+H=CH~3+H~2的非绝热trapping型的动力学进行了研究。采用量子化学从头算方法在QCISD/6-311G^*^*水平上计算了该反应的内禀反应坐标(IRC)和IRC上各构型点的振动分析,利用各构型点的信息,计算得到了共线型模型反应和真实热反应沿反应坐标不同能量下的微正则反应通量。计算结果表明共线型反应具有非绝热trapping型的特征,而真实热反应则不是非绝热trapping型。采用统一统计理论计算了300K-1500K的共线型反应的速率常数,由微正则变分过渡态计算了热反应的速率常数,得到与实验一致的结果。     

Intrinsic reaction coordinate of perturbed potential energy surfaces: Construction of perturbed energy profiles

This contribution analyzes the changes in the intrinsic reaction coordinate (IRC ) and in the potential energy profiles (PEP ) caused by application of a uniform electric field evaluated using standard ab initio MO methods. Two typical organic processes have been studied, namely, the Friedel–Crafts and the Walden inversion reactions, which are modeled by suitable simple systems. The results for the Walden inversion reaction show that the IRC for the field-free and that for perturbed processes are almost coincident; in this case, using the field-free IRC to compute the perturbed energy profile is a very good approximation. On the contrary, for the Friedel–Crafts model reaction, the two IRC s differ slightly, so the energy profiles using the perturbed and the unperturbed IRC s are somewhat different. © 1993 John Wiley & Sons, Inc.     

化学反应的内禀反应坐标法(Ⅲ)——甲硫醛反式异构化反应的IRC解析

本文用内禀反应坐标(IRC)方法,采用Gaussian程序,4-31G基函数,研究了甲硫醛反式异构化反应机理。     

HCO＋HCN→HCHO＋CN反应机理研究

用ａｂｉｎｉｔｉｏ方法在ＵＨＦ／６－３１Ｇ基组上研究了ＨＣＯ　＋ＨＣＮ→ＨＣＨＯ＋ＣＮ　反应的反应机理。经寻找反应的过渡态和计算内禀反应坐标（ＩＲＣ）表明，该反应经一过渡态而形成产物，具有较宽的位垒，并属于后位垒反应。用ＵＭＰ２∥６－３１Ｇ方法计算的活化位垒为１４９．６０２ｋＪ／ｍｏｌ，与实验值（１４３．００１ｋＪ／ｍｏｌ）相当一致。     

Calculation of the Canonical Rate Constant for the Nonadiabatic Trapping Model Based on Unified Statistical Theory:A Test on The Exchange Reaction H_2 H

IntroductionTheunifiedstatisticaltheory(UST)proposedbyMiller'isappropriatefordescribingdirectcomPlexreachonmechanismsand,especially,thenonadiabahctraPPingmodel.ThelatterisunrelatedtotheInindriaonthepotenhalenergysurface(PES),butrelatedtomulh-dividingsurfaces.ThedetenninahonofdividingsuifacescorrespondingtotherelahveInindriaorrelativemaxdriaofthefluxintegral(N(E,S))playsthecentralroleinUST.ThedividingsurfacesaregenerallyandrigorouslydefmedbyandcrocanonicalvariahonalmethodofN(E,S)onthee…     

The determination of intrinsic reaction coordinates by density functional theory

The first implementation of the intrinsic reaction coordinate (IRC ) method within the density functional theory (DFT ) framework is presented. The implementation has been applied to four different types of chemical reactions represented by the isomerization process, HCN ? HNC (A); the S_N2 process, H^? + CH₄ ? CH₄ + H^? (B); the exchange process, H˙ + HX ? HX + H˙ (X ? F,Cl) (C); and the elimination process, C₂H₅Cl ? C₂H₄ + HCl (D). The present study presents for each process optimized structures and calculated harmonic vibrational frequencies for the reactant(s), the transition state, and the product(s) along with the IRC path connecting the stationary points. The calculations were carried out within the local density approximation (LDA ) as well as the LDA/NL scheme where the LDA energy expression is augmented by Perdew's and Becke's nonlocal (NL ) corrections. The LDA and LDA/NL results are compared with each other as well as the best available ab initio calculations and experimental data. For reaction (D), ab initio calculations based on MP 2 geometries and MP 4SDTQ energies have been added due to the lack of accurate published post-HF calculations on this process. A detailed discussion is provided on the efficiency of the IRC algorithms, the relative accuracy of the DFT and ab initio schemes, as well as the reaction mechanisms of the four reactions. It is concluded that the LDA/NL scheme affords the same accuracy as does the MP 4 method. The post-HF methods seem to overestimate activation energies, whereas the corresponding LDA/NL estimates are too low. The LDA activation energies are even lower than the LDA/NL counterparts. The incorporation of the IRC method into the DFT framework provides a promising and reliable tool for probing the chemical reaction path on the potential energy surfaces, even for large-size systems. IRC calculations by ab initio methods of an accuracy similar to the LDA/NL scheme, such as the MP 4 scheme, are not feasible. © John Wiley & Sons, Inc.