乙二醛与氧气在单重态势能面上反应机理的理论研究

应用密度泛函理论研究了CHOCHO与O2在单重态势能面上的反应机理.在M06/6-31G(d,p)水平上优化了各反应通道上各驻点(反应物、中间体、过渡态、产物)的几何构型,IRC计算证实了中间体和过渡态的真实性和相互连接关系,并计算了它们的振动频率和零点能,通过零点能校正计算了各反应通道的活化能.计算结果表明,乙二醛与氧气反应,存在生成乙醛酸和甲酸两条反应通道,两条通道的速控步骤的能垒分别为295.4kJ/mol和274.2kJ/mol,说明乙二醛分子很稳定,常温下很难被氧化成乙醛酸.相对而言,生成甲酸和CO2的通道为主反应通道.对各个反应通道分析可知,乙二醛生成乙醛酸的关键在于CHOCHO分子中的H原子转移至O2上的反应,由于有氧自由基的生成,氧化反应很难控制,生成的乙醛酸易被氧自由基继续氧化生成草酸.而在生成甲酸通道中,C-C键的断裂会造成甲酸和CO2的产生.     

ClONO2与Br反应机理的密度泛函理论研究

用密度泛函理论方法(B3LYP),在6-31G*水平上对ClONO2与Br反应进行了研究,计算了反应中各驻点物种的平衡构型、振动频率、总能量和零点能(ZPE).计算得到各可能反应途径的过渡态,并经过内禀反应坐标分析加以证实.研究表明,存在如下三种可能的反应途径:Br ClONO2→BrCl NO3,Br ClONO2→ClO BrONO,Br ClONO2→BrOCl NO2,其中第一个反应通道的反应活化能垒最低,为2.33kJ/mol,是主反应通道.     

CH2CO+CN反应的DFT研究

采用密度泛函理论 (DFT)方法在B3LYP/ 6-311G(d, p)计算水平上 ,对CH2CO与CN反应的两个通道的反应物、产物、过渡态和中间体的几何构型进行了优化。计算表明通道(1)是加成-消除机理 ,而通道 (2)则是吸氢反应机理。应用CCSD(T)方法计算反应中各物种的单点能量,得出通道(1)和通道 (2)的活化位垒分别是30.37kJ/mol和86.49kJ/mol,两条通道都是放热反应。计算结果表明反应(1)是主反应通道,与实验结果一致。     

全氟辛酸(PFOA)热降解反应机理的理论研究

采用Gaussian09ONIOM分层计算方法,研究了全氟辛酸(C7F15COOH)热分解消除HF的反应历程,在B3LYP/aug-cc-pvtz//B3LYP/6-31G(d,p)+ZPVE水平下,得到7条可能的反应通道.计算结果表明,全氟辛酸的热降解反应可以通过六元环反应机理、五元环反应机理、直接脱CO、CO2、CF2反应机理平行进行得到产物,其中以五元环过渡态进行反应生成CO、CF3(CF2)5CFO具有相对较低的活化能,为反应的主要通道,生成产物CO2和CF3(CF2)4CF=CF2的产率较低;PFOA的H异构化后经过五元环过渡态消除HF分子并形成环氧中间体,此过程能垒高达183.4kJ/mol,相较于其他各步能垒最高,为整个反应的速控步骤,理论预测的主要产物与实验基本吻合.研究还表明,强酸性条件有利于PFOA的降解.     

镍基上甲烷与二氧化碳脱氢重整机理的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)及二级微扰(MP2)方法对使用镍基催化剂上甲烷的逐步脱氢后与CO2发生重整反应制合成气的机理进行了研究.计算结果表明,甲烷进行4步脱氢后生成镍基碳,同时释放出氢气,镍基碳再与CO2反应生成CO.反应分5步进行,其焓变分别为-104.310,52.501,55.135,315.602,-202.164 kJ/mol.5步反应的活化能表明第1步和第5步反应较易进行,反应的速控步骤是第4步,其正反应的活化能为577.610 kJ/mol.     

两种最稳定构型色氨酸分子手性转变的反应机理及水溶剂化效应

采用密度泛函理论的B3LYP方法、微扰理论的MP2方法及自洽反应场(SCRF)理论的SMD模型方法,研究两种最稳定构型色氨酸分子手性转变的反应机理及水溶剂化效应.结果表明:两种构型的色氨酸分子均有3条手性转变通道a,b,c;构型1的主反应通道为通道a,决速步骤自由能垒为256.7kJ/mol,构型2的主反应通道为通道a和c,决速步骤自由能垒分别为258.8,256.7kJ/mol,决速步骤能垒均来自于质子从手性C向氨基N迁移的过渡态;水溶剂效应使构型1的主反应通道决速步骤能垒降至113.4kJ/mol;单体色氨酸分子具有稳定性,水溶剂环境下色氨酸分子的手性转变可以缓慢进行.     

F2+2HCl=2HF+Cl2反应机理的密度泛函理论（DFT）研究

用密度泛函理论(DFT)B3LYP 方法,在6-311G 基组下,计算研究了反应 F_2 2HCl=2HF Cl_2的机理。求得各可能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)分析加以证实。比较反应能垒(理论计算活化能)发现,题称反应若以分子与分子作用机理进行,则需克服的最大能垒为150.63kJ/mol;若以 F2分子先裂解为 F 原子再反应的机理进行,则需越过能垒154.82 kJ/mol。求得反应 F HCl→HF Cl 的线形和三角形两种过渡态,以三角形较稳定;求得反应 HCl Cl→H Cl_2的两种过渡态,以线形较稳定。     

CIONO2与Br反应机理的密度泛函理论研究

用密度泛函理论方法（B3LYP），在6-31G＊水平上对CION02与Br反应进行了研究，计算了反应中各驻点物种的平衡构型、振动频率、总能量和零点能（ZPE）．计算得到各可能反应途径的过渡态．并经过内禀反应坐标分析加以证实．研究表明，存在如下三种可能的反应途径：Br＋CIONO2→BrCI＋N03，Br＋CIONO2→C10＋BrONO，Br＋CIONO2→BrOCI＋NO2，其中第一个反应捅措韵后廊涪化能垒最低，为2.33kJ/mol，是主反应通道。     

苏氨酸分子的构象转变及水分子与羟基自由基的催化机理

采用密度泛函理论的B3LYP方法和微扰论的MP2方法, 研究苏氨酸分子构象转变机制以及水分子与羟基自由基对氢迁移反应的催化作用. 结果表明： S-苏氨酸向R 别苏氨酸的构象转变反应有4个通道, R-别苏氨酸向R-苏氨酸与S-苏氨酸向S-别苏氨酸的构象转变反应各有1个通道; S-苏氨酸向R-别苏氨酸构象转变反应的最高能垒为250.2 kJ/mol; R-别苏氨酸向R-苏氨酸构象转变反应的最高能垒为335.0 kJ/mol; S-苏氨酸向S-别苏氨酸构象转变反应的最高能垒为359.6 kJ/mol; 2个水分子构成的链及水分子/羟基自由基构成的链对质子迁移反应有较好的催化作用, 使S-苏氨酸向R-别苏氨酸构象转变反应的高能垒分别降为128.3 kJ/mol和108.6 kJ/mol.     

CH_3SS与HO_2自由基的气相反应机理

用密度泛函MPW1PW91/6-311G(d,p)方法优化了CH_3SS与HO_2自由基反应路径上的各反应物、中间体、过渡态和产物等物种的几何构型,并确认了各物种的相关性。用QCISD(T)/6-311G(d,p)方法对各驻点物种进行了单点能计算,并经过零点能校正获得了反应势能剖面。结果表明:CH_3SS与HO_2的反应存在9条反应通道,可获得12种分解产物。其中通道(1)中的顺式反应机理,即R→~3IM1→TS1a→P1(CH_3SSH+~3O_2)为标题反应最佳通道,速控步骤的能垒高度仅为25.15 kJ/mol。用VKlab程序计算得到的主反应通道速控步骤在200～2 000 K范围经小曲率隧道效应模型校正后速率常数三参数表达式为k~(CVT/SCT)=1.03×10~(10)T~(0.51)exp(-402.7/T)s~(-1)。     

有机锡化合物催化合成碳酸二甲酯的密度泛函理论研究

采用DMol3密度泛函理论方法研究了二丁基二甲氧基锡催化氨基碳酸甲酯合成碳酸二甲酯的能量变化和电子性质.研究结果表明,在没有催化剂的作用下,氨基碳酸甲酯与甲醇反应的活化能为142.7 kJ/mol.在二丁基二甲氧基锡的催化作用下,氨基碳酸甲酯与甲醇的关键两步反应的活化能分别为107.1和77.0 kJ/mol.对部分化合物进行了自然键轨道（NBO）分析,计算结果表明,由于催化剂的参与,二丁基二甲氧基锡与氨基碳酸甲酯形成的中间物改变了氨基碳酸甲酯的电子性质,提高了羰基碳的正电性和氮的负电性,有利于羰基碳的亲电性和氮的亲核性,因而降低了反应的活化能.     

三溴偶氮氯膦-Mn（Ⅱ）-KIO4催化体系测定痕量锰的研究

实验研究发现：在pH=4.74的NaAc-HAc缓冲溶液介质中以氨三乙酸（NTA）作活化剂,Mn（Ⅱ）可以强烈地催化高碘酸钾氧化三溴偶氮氯膦褪色的反应。通过实验确定该反应体系的最佳条件,测定催化动力学参数及催化反应的表观活化能Ea′=37.73kJ/mol,表观速率常数为k′=8.85×10-4s-1,探讨了反应机理,确立反应的速率方程（）lgA0A=K？Δt？CMn（∏）,由此建立一个测定痕量锰的新方法。本方法的检测限是2.3×10-9g/mL,测定范围为2.3～10.0ng/mL。该法具有较好的选择性,用于枸杞、茶叶、环境水体试样中痕量锰的测定,结果令人满意     

烷基苯酰胺缩合反应机理的量子化学研究

用量子化学方法研究了丙酸与苯胺缩合反应机理。并用ＭＮＤＯ方法进行了优化计算,得到了丙酸苯胺盐及其质子化的丙酸苯胺盐的平衡几何构型、净电荷和酸催化下的亲核加成及消除反应的势能曲线。由过渡态能量与基态能量之差求得这两个反应的活化能分别为３２．４８ｋＪ／ｍｏｌ和５８１．３２ｋＪ／ｍｏｌ．计算结果表明,消除反应是速度控制步骤。由计算结果发现,质子化后丙酸羰基碳原子上的净电荷增大,前线分子轨道的能级差比未质子化的能级差小得多,即质子化后前线分子轨道间更易相互作用。这表明酸催化大大增强了反应活性,酸催化的本质在理论上得以体现     

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。     

烟梗的热解特性分析

用同步热分析仪对打叶复烤生产副产品烟梗在不同升温速率条件下进行了热解试验,并分析了热解过程及其动力学规律.结果表明,烟梗的热解包括脱水、剧烈失重和缓慢失重3个过程,10℃/min、15℃/min和20℃/min升温速率下的热解峰值温度和热解指数均随升温速率的增加而增大,采用改良的Coats-Redfern积分法进行动力...     

四苯骈卟啉与Cu^2＋、Zn^2＋配合反应的动力学研究

利用光度法对平面结构的四苯骈卟啉与与Cu^2 、Zn^2 反应的动力学进行了研究。结果表明：两种金属离子对卟啉的反应是准一级的,测出不同温度下速率常数,从而求得了其的反应的活化能ECu^2 为68．79kJ/mol,EZn^2 为56．90kJ/mol。     

甲异羟肟酸与甲羟肟酸互变异构的MNDO研究

应用半经验ＭＮＤＯ方法研究了甲异羟肟酸与甲羟肟酸的互变异构平衡。确定了互变异构体及过渡态的几何构型、相对能量和活化能。得出甲羟肟酸的能量比甲异羟肟酸低１０．０ｋＪ／ｍｏｌ．同时得出甲异羟肟酸经１，３－分子内氢迁移互变异构为甲羟肟酸的活化能为２７１．０ｋＪ／ｍｏｌ．     

二乙基次膦酸铝的热分解动力学研究

以TG-DTG为手段,研究二乙基次膦酸铝阻燃剂在氮气气氛中的热分解动力学;利用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法对其进行热分解动力学研究,计算出该阻燃剂的平均热分解表观活化能分别为260.2和259.4 kJ/mol;利用atava-estk法研究该阻燃剂的热分解机理属于相边界反应,得到其热分解动力学方程为g(α)=1-(1-α)1/3。     

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.     

铜催化二羟基乙酸、 胺和炔三组分脱羧偶联反应的机理

用密度泛函方法, 研究铜催化二羟基乙酸、 胺和炔三组分脱羧偶联反应的机理. 通过计算实验提出的反应机理, 给出并计算新的反应机理： 二羟基乙酸与胺原位生成的亚胺盐, 先配位到催化剂的铜中心发生脱羧反应, 再进行端炔配位和插入、 质子化、 亲核加成、 配体交换等步骤. 理论计算结果表明, 该机理的决速步骤为端炔插入, 反应能垒为129.8 kJ/mol, 与实验反应温度为110 ℃的结果一致.