吡啶光氯化反应机理的量子化学研究(Ⅱ)--PM3计算吡啶光氯化反应体系能量与反应动力学分析

用量子化学方法PM3结构参数全优化方法对吡啶光氯化反应所涉及的分子、自由基进行了能量计算,得到键解离能,并对反应活化能与动力学进行分析. 对吡啶光氯化反应,提出了氯自由基直接进攻吡啶环的碳原子和氯自由基首先夺取与吡啶环键链的氢原子两种不同的反应机理. 量化计算结果表明: 吡啶光氯化反应中夺氢反应机理所需的反应活化能较低 ,不同产物以生成2-氯吡啶的活化能最低,为174.08 kJ/mol,总反应级数为1.5级,对吡啶的分级数为1级.对氯气的分级数为0.5级.     

吡啶光氯化反应机理的量子化学研究（Ⅱ）：PM计算吡啶光氯 …

用量子化学方法ＰＭ３结构参数全优化方法对吡啶光氯化反应所涉及的分子,自由基进行了能量计算,得到键解离能,并对反应活化能与动力学进行分析。对吡啶光氯化反应,提出了氯自由基直接进攻吡啶环的碳原子和氯自由基首先夺取与吡啶环键链的氢原子两种不同的反应机理,量化计算结果表明：吡啶光氯化反应中夺氢反应机理所需的反应活化能较低,不同产物以生成２－氯吡啶的活化能量低,为１７４．０８ｋＪ／ｍｏｌ,总反应级数为１．５     

2-氯吡啶光氯化夺氢反应机理的量子化学研究

用PM3方法研究了2-氯吡啶光氯化夺氢反应生成不同氯代产物的两个主要基元反应过渡态,并计算比较了不同反应路径活化能的高低.结果表明,不同产物以生成2,6-二氯吡啶的活化能最低.生成2,6-二氯吡啶两个连续的基元反应的活化能分别为9.43和15.56kJ/mol,反应优先生成2,6-二氯吡啶.     

2-氯吡啶光氯化取代反应机理的量子化学研究

用PM3方法研究了2-氯吡啶光氯化取代反应的过渡态.研究结果表明,生成2,6-二氯吡啶、2,5-二氯吡啶、2,4-二氯吡啶、2,3-二氯吡啶不同产物的每一个反应通道都存在两个过渡态;反应体系沿反应坐标的变化为反应物→反应物络合物→第1过渡态→中间体→第2过渡态→产物络合物→产物;第2过渡态为主过渡态,生成2,6-二氯吡啶反应路径主过渡态的能量及活化能最低,分别为-139612.06和135.39kJ/mol,反应优先生成2,6-二氯吡啶.生成二氯吡啶反应过程中吡啶环反应部位CCl键的形成主要与共轭双键断裂同步,而CH键的断裂主要与共轭双键的重新形成同步.     

基于竞争因子的特戊酰氯光氯化反应宏观动力学

采用内环流反应器进行蓝色光源引发的特戊酰氯光氯化反应实验和动力学研究,测定不同温度下氯化反应液中各组分浓度与时间的变化关系,建立基于竞争因子的特戊酰氯光氯化连串反应的宏观动力学模型结果表明:加入竞争因子的连串反应动力学模型比拟一级模型能更准确地反映特戊酰氯光氯化的反应规律,通过参数估计得到特戊酰氯生成一氯代特戊酰氯的活化能为1.98 kJ/mol,一氯代特戊酰氯生成β,β-二氯代特戊酰氯和β,β′-二氯代特戊酰氯的活化能分别为2.40和1.42 kJ/mol,二氯代特戊酰氯生成对应三氯代特戊酰氟的活化能分别为4.83和4.82 kJ/mol。各步反应的表观活化能部较小,说明特戊酰氯的光氯化反应受Cl₂的气液传质影响明显     

醋酸催化氯化合成氯乙酸反应机理研究

本文通过对醋酸在乙酰氯为催化剂下进行氯化制备氯乙酸反应机理的研究。认为乙酰氯为催化剂的醋酸氯化反应属于连串反应,而且在此连串反应中,乙酰氯与氯气反应的活化能要比氯乙酰氯与氯气反应的活化能高。     

吡啶光氯化反应的量子化学研究（1）：PM3计算吡啶静态结构和 …

用半经验量子化学程序ＰＭ３对吡啶分子基态及第一激发态做了结构全优化计算，得到吡啶基态及第一激发态的分子轨道和其相应的能量，同时得到吡啶环各碳原子的电荷密度、成键度和自由价。计算结果表明Ｃｌ．与吡啶基态分子发生聚代反应，优翻天复地成２－氯吡啶，Ｃｌ．与吡啶激发态分子反应，优先生成４－氯吡啶。     

吡啶光氯化反应的量子化学研究(1)──PM3计算吡啶静态结构和氯代位置

用半经验量子化学程序ＰＭ３对吡啶分子基态及第一激发态做了结构全优化计算,得到吡啶基态及第一激发态的分子轨道和其相应的能量,同时得到吡啶环各碳原子的电荷密度、成键度和自由价． 计算结果表明, Ｃｌ·与吡啶基态分子发生取代反应,优先生成２－氯吡啶,Ｃｌ·与吡啶激发态分子反应,优先生成４－氯吡啶．     

氯化N-正丁基吡啶的合成与表征

利用氯代正丁烷和吡啶反应,合成了作为室温离子液体中间体的氯化N-正丁基吡啶,对其合成过程进行优化和改进.通过核磁共振谱对氯化N-正丁基吡啶进行化学结构的表征,使用差示扫描量热法对合成的中间体进行熔点和熔化热的测定.结果表明,该优化合成实验,合成了纯度较高的氯化N-正丁基吡啶.     

2—氯—5—甲基吡啶的侧链氯化

研究影响２－氯－５－甲基吡啶的侧链氯化的主要因素发现，硫酰氯（ＳＯ２Ｃｌ２）是较理想的氯化剂，使用该氯化剂对２－氯－５－甲基吡啶的侧链氯化选择性较高，反应时间短，产物纯度高，反应步骤少，为２－氯－５－氯甲基吡啶的合成提供了较理想的方法。     

羟基吡啶和吡啶酮的互变异构现象

总结了羟基吡啶—吡啶酮的内酰胺—内酰亚胺的互变异构平衡,讨论了2-羟基吡啶/2-吡啶酮、3-羟基吡啶/3-吡啶酮、4-羟基吡啶/4-吡啶酮、2-羟基吡啶-1-氧化物/1-羟基-2吡啶酮、4-羟基吡啶-1-氧化物/1-羟基-4-吡啶酮及2,4-或2,6-二羟基吡啶的互变平衡中质子-转移的机理。     

苯乙烯噻唑菁染料的合成反应动力学

研究在碱性催化剂存在下,噻唑碘乙烷盐与芳香醛的反应动力学,实验结果表明此类反应符合二级反应。探讨了反应机理,并对反应的速度常数、活化能及活化态的热力学参数(活化自由能、活化焓、活化熵)进行了讨论。     

水环境下羟自由基致Asp分子损伤机理

采用色散校正密度泛函的WB97X D、 从头算的MP2及自洽反应场理论的SMD模型等方法, 研究在水气相和水液相环境下羟自由基抽取α 氢致天冬氨酸(Asp)损伤的反应机理. 结果表明： 水分子辅助羟自由基抽取α 氢致Asp损伤反应有2个通道a和b, 在通道a中羟自由基水分子簇与α 氢和氨基氮通过氢键作用形成配合物损伤, 在通道b中羟自由基水分子簇与α 氢和羰基氧通过氢键作用形成配合物损伤, 该通道为优势通道； 水气相和水液相环境下的反应活化能分别为-0.7,18.7 kJ/mol; 羟自由基抽取α 氢致Asp损伤的反应有1个通道, 水气相和水液相环境下的反应活化能分别为8.1,29.9 kJ/mol.     

CO和OH自由基反应机理的量子化学研究

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CO与OH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,振动分析结果证实了中间体和过渡态的真实性,IRC计算结果进一步证实了过渡态的真实性.在G3水平上计算了它们的能量,OH自由基与CO反应机理的研究结果显示:OH自由基与CO反应为双通道反应过程,分别为(1)CO OH→IM1→TS1→CO2 H;(2)CO OH→IM1→TS2→IM2→TS3→CO2 H.其中通道(2)的活化能较低,为主要反应通道.     

Fe2O3/氮掺杂石墨烯复合材料的热分解动力学

对Fe₂O₃/氮掺杂石墨烯（NG）的热解行为进行热重研究,分析出物质的热分解特性和机理函数。通过水热法制备Fe₂O₃/NG样品,在氮气氛围的保护下分别以5、10、15、20 K/min的升温速率线性升温到1 473.15 K。使用Kissinger Akahira and Sunose（KAS）、Flynn-Wall-Ozawa（FWO）两种“model free”方法和Coats-Redfern模型拟合法进行热动力学拟合,结果表明：FWO和KAS两种拟合法估算的表观活化能变化范围分别为404.08~424.65 kJ/mol和405.52~427.10 kJ/mol,且表观活化能随着转化率的增大而增加;FWO和KAS两种拟合法估算的表观活化能平均值分别为410.92 kJ/mol和412.74 kJ/mol,相差0.4%;Mample Power（P3）是最能反映Fe₂O₃/NG分解机理的函数。     

初始裂解产物对FOX-7裂解通道影响的理论研究

为研究裂解过程中生成的自由基(·H、·OH和·NO)对尚未裂解的1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)各裂解通道的影响,采用密度泛函理论PW6B95-D3方法,结合def2-TZVP基组和def2-TZVP/J辅助基组在ORCA程序中优化出了·H、·OH、·NO分别与FOX-7的复合体。为判断自由基与FOX-7的复合方式,采用AIM理论计算了各复合体电荷密度的拉普拉斯值(Laplacian)。在相同水平下,计算了各复合体不同裂解通道的活化能;并基于键长、键级、成键方式等电子结构参数的变化,分析了活化能变化的本质。结果表明,自由基的存在使C—NO_2键的离解能(除NO_01外)降低4.1~138 kJ·mol~(-1);但对硝基异构的活化能影响不大。自由基的生成引发了FOX-7的自加速裂解反应。     

水环境下羟自由基致 Asp 分子损伤机理

采用色散校正密度泛函的WB97X D、 从头算的MP2及自洽反应场理论的SMD模型等方法, 研究在水气相和水液相环境下羟自由基抽取α 氢致天冬氨酸(Asp)损伤的反应机理. 结果表明： 水分子辅助羟自由基抽取α 氢致Asp损伤反应有2个通道a和b, 在通道a中羟自由基水分子簇与α 氢和氨基氮通过氢键作用形成配合物损伤, 在通道b中羟自由基水分子簇与α 氢和羰基氧通过氢键作用形成配合物损伤, 该通道为优势通道; 水气相和水液相环境下的反应活化能分别为-0.7,18.7 kJ/mol; 羟自由基抽取α 氢致Asp损伤的反应有1个通道, 水气相和水液相环境下的反应活化能分别为8.1,29.9 kJ/mol.     

城市光化学烟雾的形成机理及防治

介绍了城市光化学烟雾的形成机理，探讨了光化学烟雾的控制方法，并提出了较为可行的防治措施－控制污染源排放、消除HO自由基、利用EKMA(Empirical Kinetics Modeling Approach)曲线。     

氧化锌矿物浸出渣中铅、锶的提取及动力学分析

NH₄HCO₃ conversion followed by HCl leaching was performed and proven to be effective in extracting Pb and Sr from zinc extracted residual. The mechanism and operating conditions of NH₄HCO₃ conversion, including molar ratio of NH₄HCO₃ to zinc extracted residual, NH₄HCO₃ concentration, conversion temperature, conversion time, and stirring velocity, were discussed, and operating conditions were optimized by the orthogonal test. Experimental results indicate that NH₄HCO₃ conversion at temperatures ranging from 25 to 85°C follows the shrinking unreacted core model and is controlled by inner diffusion through the product layer. The extraction ratios of Pb and Sr under optimized conditions reached 85.15% and 87.08%, respectively. Moreover, the apparent activation energies of Pb and Sr were 13.85 and 13.67 kJ·mol?1, respectively.     

H2CO与HO自由基反应机理的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-311 G(d,p)基组水平上研究了H2CO与HO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.研究发现:H2CO与HO自由基反应的两条反应通道都是可行的,其生成产物是H2,CO2和H原子.从构型参数看,对于经典分子的计算结果与文献值很接近,表明计算的结果是可靠的.