变分过渡态理论对OCS,CO2,CS2体系的研究

本文用变分过渡态理论,首次对无鞍点的释能反应O+CS→CO+S、O+CO→CO+O和S+CS→CS+S进行了动力学研究,考察了反应动力学瓶颈区性质,计算了反应的速度常数,并将O+CS反应的速度常数值与实验值及经典轨迹计算结果进行了比较,三者基本相符.     

1,2—C4H6→2—C4H6异构化反应机理的理论研究

采用自洽场分子轨道ＵＨＦ／６－３１Ｇ＊＊从头算法，研究了１，２－Ｃ４Ｈ６→２－Ｃ４Ｈ６异构化反应机理，优化了基态势能面上反应物，过渡态，中间体和产物的几何构型，并对各驻点能量进行了零点能校准。结果表明该反应经历了一个１－甲基环丙烯生产产物比较两步氢迁移反应历程更易发生。     

单分子水对CH_2SH+NO_2反应机理影响的理论研究

在B3LYP/6-311++G(2df,p)水平下对单分子水参与下的CH_2SH+NO_2反应的微观机理进行了研究.为了获得更准确的能量信息,采用HL复合方法和CCSD(T)/aug-ccpvtz方法进行单点能校正.结果表明,加入单分子水后的CH_2SH+NO_2反应体系,共经过10条不同的反应路径,得到6种反应产物.与裸反应(CH_2SH+NO_2)相比,水分子在反应中起到了明显的正催化作用.不仅使生成产物trans-HONO的能垒(-52.84kJ·mol~(-1))降低了176.94kJ·mol~(-1),而且不需经过复杂的重排和异构化过程便可得到产物cis-HONO.在生成产物cis-HONO通道(Path3和Path4)中,活化能垒分别为143.65和126.70kJ·mol~(-1),而其裸反应的活化能垒却高达238.34kJ·mol~(-1).生成HNO_2的通道中(Path5和Path6)活化能垒分别为295.23和-42.19kJ·mol~(-1).其中Path6的无势垒过程使HNO_2也成为该反应的主要产物.另外,单分子水还可通过氢迁移的方式直接参与CH_2SH+NO_2的反应,活化能垒(TS7-TS10)分别为-10.62,151.03,186.22和155.10kJ·mol~(-1).除直接抽氢通道中的(Path8-Path10)外,其余反应通道均为放热反应,在热力学上是可行的.     

单个水分子对HO2+H2S反应主通道影响的理论研究

采用CCSD(T)/aug-cc-pVTZ//B3LYP/6-311+G(2df,2p)方法对HO2+H2S反应及单分子水参与其主通道的微观机理和速率常数进行了研究.结果表明,HO2+H2S反应主通道为生成产物为H2O2+HS的通道,其表观活化能为14.94 kJ/mol.考虑单分子水对主产物通道的影响发现,所得的势能面比无水参与的反应复杂得多,经历了H2O…HO2+H2S(RW1),HO2…H2O+H2S(RW2)和H2O…H2S+HO2(RW3)3个通道,RW1~RW6共6个路径.其中通道RW1是水分子参与HO2+H2S反应主通道的优势通道.在216.7~298.2K温度范围内通道RW1的有效速率常数呈现出正温度系数效应,在298 K时,k’RW 1/ktotal达到54.2%,表明在实际大气环境中水分子对HO2+H2S反应的主通道具有明显影响.     

不饱和类碳烯H2C(=)CLiBr的DFT研究

采用量子化学计算方法，在B3LYP／6－311G^*水平上全优化得到了不饱和类碳烯H2C＝CLiBr的平衡结构，结果表明，不饱和类碳烯H2C＝CLiBr只有两种平衡结构，对这两种平衡结构之间相互转化的过渡态进行计算，求得了转化势垒，根据计算得到的微观性质，采用统计热力学方法，研究了两种平衡结构之间相互转化的热力学性质，进而讨论了两种平衡结构在不同温度下的稳定性问题，在计算得到振动频率及强度的基础上，模拟了稳定平衡结构的红外光谱图。     

A DFT Study on the Stable Structures and Dissociation Mechanism of C3O6 Cluster

Using geometrical optimization and DFT method at the B3LYP/6-31G (d) level, nineteen equilibrium geometries were identified, and three transition states of dissociation reaction of C3O6 clusters were also found. The vibrational frequencies and intrinsic reaction coordinate (IRC) verification at the same level were computed to verify the transitions. And then we calculated the dissociation energies and analyzed the dissociation channels. The computational results show that the dissociation energies of C3O6 isomers relative to three CO2 are between 1.509 × 103 and 10.61 × 103 kJ·kg-1, and the energy barriers of the reactions are 92.857, 131.138 and 185.793 kJ·mol-1. Both the high dissociation energies and high energy barriers show that C3O6 clusters studied in this paper are stable enough to be used as high-energy-density materials.     

钴卟啉过氧中间体向环己烷夺氢的密度泛函计算

采用密度泛函理论计算方法模拟了简单钴卟啉过氧中间体PCo-O2与环己烷C6H12的作用,分析了反应路径中各驻点能量和反应过渡态分子构型。研究结果表明,PCo-O2向底物环己烷夺氢的反应可以延正方向进行,二线态PCo-O2更具反应活性,反应过程中Co-O键得到加强,O-O键被削弱。依据理论计算结果,探讨了四苯基钴卟啉催化环己烷氧化生成环己醇和环己酮的反应机理,指出反应延Lyons高价金属氧代物机理生成环己醇,而反应循环中产生的烷基自由基可以延烷基过氧化过渡金属配合物反应机理进行生成环己酮。     

自动化势能面搜索方法新进展

本文简要介绍了势能面搜索的两个主要问题,即过渡态搜索和全局势能面搜索,并针对这两个问题介绍了本研究组最近发展的3种方法,即限制最小化双子算法、偏置势函数辅助限制性最小化双子算法以及势能面随机行走方法．这3种方法均只需计算一阶梯度,能够用于快速自动化的搜索过渡态以及势能面．通过几个典型例子分别说明了3种方法的特点及优势．     

不饱和类硅烯H2C=SiNaCl的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法,在B3LYP/6-311G(d,p)水平上研究了不饱和类硅烯H2C=SiNaCl的结构.结果表明,不饱和类硅烯H2C=SiNaCl共有4种平衡构型,其中非平面的p-配合物型构型能量最低,是不饱和类硅烯H2C=SiNaCl存在的主要构型.对平衡构型间异构化反应的过渡态进行了计算,求得了转化势垒.计算预言了最稳定构型的振动频率和红外强度.     

4-乙酰基-1,3-二氟苯硝化反应机理研究

以4-氨基-1,3-二氟苯、乙酸酐和浓硝酸等为原料,合成了4-乙酰基-5-硝基-1,3-二氟苯,并且采用FTIR和1H NMR对产物进行了表征.采用量子化学方法,探讨了在酸催化条件下4-乙酰基-1,3-二氟苯硝化反应过程中的微观机理,在密度泛函理论的B3LYP/6-311G**水平下搜索得到反应路径,并对各中间体、过渡态和产物进行几何优化、振动频率分析和标准热力学函数计算;反应路径经过IRC验证.在MP2/6-311G**水平上对所有中间体、过渡态和产物进行更精确的能量计算.