新型烯烃复分解催化剂催化反应机理的理论研究

采用密度泛函理论(DFT),计算研究了闭环烯烃复分解反应的机理,该反应在新型邻取代苯二酚做配体的催化剂催化下进行。在BP86水平下,优化反应路径的中间体,求得反应途径的系列过渡态,并通过振动分析和内禀反应坐标(IRC)加以确认。基于此,确定了此反应的可能反应路径:首先五配位的金属催化剂释放出吡啶配体,然后1,6-己二烯双键从N-杂环卡宾的侧面配位到金属催化剂上,形成四方锥的金属卡宾化合物;金属卡宾经过两次[2+2]环加成反应和逆环加成反应生成产物环戊烯。此反应控速步为第二次逆环加成生成金属卡宾中间体的过程,能垒是80.9 kJ·mol-1。     

二氟亚烷基卡宾与丙酮环加成反应的量化研究

用量子化学的二阶微扰和密度泛函理论研究了单重态二氟亚烷基卡宾和丙酮环加成反应的机理.在MP2/6-31G*和B3LYP/6-31G*基组水平上,优化得到了反应途径上反应物\,过渡态\,中间体和产物的几何构型;计算并考察了5种可能的反应途径,势能面上各驻点的构型参数\,振动频率和能量;通过振动分析对过渡态和中间体构型进行了确认.计算结果表明,二氟亚烷基卡宾与丙酮环加成反应的主要反应通道由3步组成:(1) 两反应物首先生成一富能中间体INT1b,它是一无势垒的放热反应,放出的热量为122.1 kJ/mol;(2) 中间体INT1b经过过渡态TS3a1异构化为另一中间体INT3a,其势垒为14.3 kJ/mol;(3) 中间体INT3a又经过过渡态TS4异构化四元环产物P4,其势垒为4.6 kJ/mol.     

CuBr催化合成γ,δ-炔基-β-氨基酸衍生物机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法对CuBr(溴化亚铜)催化合成γ,δ-炔基-β-氨基酸衍生物的机理进行了理论计算,得到3条反应路线.对所有过渡态、中间体和产物做了频率分析.通过IRC扫描确认了重要过渡态的正确性.分析了反应中各物种的电荷分布、重要化学键的成键临界点和成环临界点的电荷密度.计算表明在气相和液相下,优势路线的决速步都是胺与炔酯的结合过程;建议的机理能合理解释所有实验现象.     

[2+1]反应还是插入加成反应?镁类卡宾与乙烯反应的理论研究

用密度泛函B3LYP方法研究镁类卡宾与乙烯的反应的机理.结果表明,卡宾iPrMgCH_2X(X=Cl,Br,I)与乙烯的反应以亚甲基转移机理[2+1]为主,与其相对的插入加成反应[2+2]可以忽略不计.在卡宾系列(iPrMgCH_2X(X=Cl,Br,I)中,iPrMgCH_2Cl卡宾的反应活性最强,而iPrMgCH_2I的活性最弱.     

HNCO与 HF、HCl和HBr反应机理的理论化学研究

采用密度泛函B3LYP方法,在6-31 G(d,p)水平上研究和比较了HNCO与HF、HCl和HBr加成反应的反应机理.通过优化计算找到了反应的过渡态,且振动分析确认了过渡态的结构,并用内禀反应坐标方法确定了能量最低反应路径.计算结果表明3个反应都是放热反应,反应中伴随着一个σ键和一个π键断裂的同时有2个新σ键生成.过渡态是四元环结构,由于卤化氢中卤原子电负性的不同,四元环形状有比较明显的差异.过渡态最显著特征是氢原子的转移.     

铜类卡宾催化乙烯环丙烷化反应途径的密度泛函研究

运用密度泛函B3LYP方法研究了过渡金属铜类卡宾与乙烯的环丙烷化反应机理，对3种不同铜的SS试剂CH3CuCHCl2，ClCuCH2Cl及CH3CuCHI2分别与CH2CH2反应的各反应物、中间体、过渡态、产物构型的全部结构几何参数进行了优化，用内禀反应坐标（IRC）计算和频率分析法，对过渡态进行了确定和验证．结果表明，CH3CuCHCl2和CH3CuCHl2与CH2CH2环丙烷化反应按亚甲基转移机理和卡宾金属化机理都可以进行，与锂类卡宾的反应机理相同，而ClCuCH2Cl与CH2CH2环丙烷化反应则更容易按卡宾金属化机理进行。     

不饱和类卡宾H_2C＝CNaX(X=F,Cl,Br)的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法,在B3LYP/6-311+G(d,p)水平上研究了不饱和类卡宾H2C=CNa X(X=F,Cl,Br)的结构.结果表明,不饱和类卡宾H2C=CNa X(X=F,Cl,Br)各有2种平衡构型,其中具有三元环结构的构型能量低,是其存在的主要构型.预言了最稳定构型的振动频率和红外强度.计算得到了最稳定构型分子内氢迁移反应的过渡态.讨论了卤原子对不饱和类卡宾H2C=CNa X的影响.     

二溴卡宾与对-甲基苯乙酮环加成反应机理的量子化学研究

用ＡＭ１方法优化了二溴卡宾与对－甲基苯乙酮环加成反应的反应物、过渡太、中间体和产物的构型，找到了反应的过渡态，从理论上论证了二溴卡宾与对－甲基苯乙酮加成反应的机理，得出了该反应为强放热反应，第二步反应为反应控制步骤的结论。     

腈类1,3-偶极子与环丙烯化合物[3+2]环加成反应的理论研究

运用密度泛函理论方法 M06-2X/6-311G**研究腈类1,3偶极子HCN-X(X=CH2,NH,O)与环丙烯类化合物RC3H3(R=CH3,H,F,CN)的[3+2]环加成反应,以探讨控制该类化学反应活性与选择性的主要因素.计算结果显示,该类加成反应以分步方式进行的第一步的活化能比协同路径的活化能高30. 6 k J·mol-1以上,因此该过程主要以协同方式进行.所考察反应的协同能垒在22. 2 78. 4 k J·mol-1范围,说明以协同的方式都较容易发生加成反应,与实验中发现HCN—O与取代环丙烯能发生1,3偶极环加成反应一致;其次偶极子从环丙烯取代基的反面加成比从取代基的正面加成有利,并且偶极子对该反应活性的影响是主要的.通过过渡态的形变能/结合能模型,结合前线轨道理论分析发现,协同过渡态中形变能随偶极子中X原子电负性的增大而增大,而结合能几乎无变化,整个反应的活性受形变能的控制.环丙烯C3位引入不同的取代基对环加成反应活性的影响主要体现在环丙烯电子形变的难易程度.     

二氟锗烯与乙烯环加成反应的DFT计算研究

用密度泛函理论的B3LYP方法,以6-311 G**为基组,研究了F2Ge(1A1)与C2H4环加成反应的机理,并用经典过渡态理论计算了该反应在不同温度下的反应速率常数和平衡常数,讨论了取代基对该反应的影响.     

CH_3CCl_2与NO_2反应机理的理论研究

运用密度泛函方法BMK/6-311+G(d,p)和组合能量算法BMC-CCSD,研究了CH_3CCl_2与NO_2的反应机理,得到了体系的势能面信息和详细的反应机理.反应物发生碰撞后,其中NO_2中的N原子和O原子可以分别进攻CH_3CCl_2中-CCl_2基团上的C原子而首先形成络合物,然后从络合物开始经历一个或者多个过渡态生成产物或者直接分解成产物.共找到了11条反应通道,计算结果表明CH_3CClO和CH_3CCl_2O是反应的主要产物.     

铜卡宾CH3CuCX2(X=F、Cl、Br和I)与乙烯反应的密度泛函研究

目的为了提高和发展选择性方法生产新的活性试剂。方法用密度泛函B3LYP方法研究了过渡金属铜卡宾与乙烯的环丙烷化反应的机理。结果对4种不同铜的SS试剂CH3CuCX2(X=F、Cl、Br和I)分别和CH2CH2反应的各反应物,中间体,过渡态和产物构型的全部结构几何参数进行了优化,并用内禀反应坐标(IRC)计算和频率分析方法,对过渡态进行了验证。结论结果表明:CH3CuCX2(X=F、Cl、Br和I)与CH2CH2环丙烷化反应可能按通道A和B进行,只是按通道B进行更容易一些。     

C3H7/NH2/Fe+体系反应活性的密度泛函研究

采用B3LYP密度泛函理论对C3H7/NH2／Fe^＋体系生成乙烯和丙烯的反应路径进行了研究。在B3LYP／6-31＋G＊＊水平上，优化了4重态势能面上的极小值和过渡态的几何构型，计算了它们的能量和频率等参数，得到了该反应的势能面以及反应基元过程的详细信息。     

CH2自由基与O2反应机理的研究

用B3LYP,MP2和QCISD(T)方法并在6-311 G(3df,3pd)水平上计算了CH2自由基与O2在三重态势能面上的反应.通过内禀反应坐标(IRC)计算和振动分析,对反应过渡态进行了确认,并确定了反应机理.     

单水协同作用下苯丙氨酸分子的手性转变机制

基于密度泛函理论B3LYP/6\|311+G(2df)水平上的计算, 研究单水协同作用下的苯丙氨酸分子手性转变反应过程. 寻找得到反应过程中4个中间体与5个过渡态的各极值点结构, 绘制单水协同作用下完整的苯丙氨酸分子手性转变路径反应势能面, 并分析各极值点的几何与电子结构特性. 结果表明： 单水协同作用下S型苯 丙氨酸分子手性C上的H原子以羧基上的O原子为桥梁, 转移至手性C原子的另一侧, 实现了从S型到R型苯丙氨酸分子的手性转变; 单水协同作用下该路径有4个中间体和5个过渡态, 最大的反应能垒为200.588 2 kJ/mol, 来源于第四个过渡态TS₂-R-Phe&1H₂O-2.     

五氟乙烷灭火剂高温热解机理研究

根据均裂的化学键类型提出了五氟乙烷(C2HF5)的9条初级裂解反应路径,采用DFT／B2LYP／6.31G*、DFT／B2LYP／6.311G**、MP2／6.31G*和MP2／6.311G**方法计算了C2F5H各裂解反应的焓变、中间态分子模型以及反应中生成的卡宾的能态。结果表明C2HF5裂解最易发生H转移反应生成C2F4;伴随H转移生成CF3CF:卡宾,F转移生成CHF:,C—C键断裂生成CF2H·和CF3·,自由基或卡宾之间相互结合生成微量的C2F6、C4F8和C4F10等气体产物。热解实验证实,C2HF5在750～850℃时主要发生脱HF反应生成C2F4,随着反应温度的增加,C2HF5分解程度提高。理论计算的C2HF5裂解产物与实验检测结果一致。     

气相中二氧化铬与乙烯反应机理的理论研究

用密度泛函B3LYP/6-311++G(3df,3pd)//6-311G(2d,p)法研究了CrO2(+2A1/4A″)+C2H4生成P1[Cr(OCH2)(+2A"/4A")+CH2O]和P2[CrO(+2Σg/4Σg)+C2H4O]的气相反应,重点对影响反应机理和反应速率的势能面交叉现象进行了讨论,并运用Hammond假设和Yoshizawa等的内禀反应坐标单点垂直激发计算的方法大致确定了势能面交叉点(crossing point(CP))或势能面交叉缝(crossing seam)的位置。研究结果表明,CrO2+活化乙烯C-C键是一个[2+2]类型反应,整个反应经历了重排过程。     

氮杂炔正离子与2,3-二甲基丁烯反应机理研究

用半经验量子化学AM1方法研究氮杂炔正离子[R1-C≡N-R2] 与2,3-二甲基丁烯的反应机理.优化得到各驻点的几何构型,通过振动分析对过渡态进行了确认,解析了反应路径,并用同一方法研究当R1和R2分别被不同的烷烃基取代的反应情况.结果表明反应体系有两个过渡态,ts1为C2-C3接近时的过渡态;ts2为氢原子的迁移,最后得到产物.不同烷烃基取代有相同的反应机理,支链越多的烷烃基的相对能量越高,由于苯基为一平面结构,能量反而较支链烷烃基团低.     

CH3自由基和H2反应机理的密度泛函研究

 甲烷燃烧过程中由于高活性小分子自由基反应使实验室测定困难,影响了其燃烧机理的研究.本文采用量子化学从头算和密度泛函理论(DFT)对CH₃自由基和H₂反应机理进行了探索.在B3LYP/6-31G^*、6-311G^**、6-311++G^**和cc-pvtz基组水平上优化了CH₃+H₂→CH₄＋H反应过程中各驻点(反应物、中间体、过渡态和产物)的几何构型,并计算出它们的振动频率和零点振动能.各物种的总能量由B3LYP/6-31G^*和B3LYP/6-311++G^**给出,并对能量进行了零点能校正,同时应用内禀反应坐标(IRC)理论分析了该反应沿极小能量途径(MEP)相互作用分子间化学键的变化、原子自旋密度变化以及沿IRC的分子振动模式变化.研究结果表明,基组选择方式对各驻点几何构型无明显影响;在6-31G^*水平上计算出来的位垒为39.61kJ/mol,与实验值39.41kJ/mol相吻合;反应途径上存在一个引导反应进行的j振动模式,该振动区间为-0.57—0.60amu1/2Bohr.     

HCO自由基与HO2自由基反应机理的理论研究

用密度泛函理论（DFT）的B3LYP方法，在6-311＋＋G（d，p）基组水平下研究了HCO自由基与HO2自由基反应的微观机理，全参数优化了反应过程中各反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型，在G3水平上计算了各反应驻点的能量．振动分析和内禀反应坐标（IRC）计算的结果都证实了中间体和过渡态的真实性．研究结果表明，HCO自由基与HO2自由基反应为多通道多步反应过程，其主要通道是生成声物HCHO与O2的反应途径．