浅谈碳烯和硅烯的同异

碳烯和硅烯是分属于碳化物和硅化物中的两类反应活性中间体。两者甚为相似。本文主要通过碳烯和硅烯的结构、制备、性质等三方面来阐明它们之间的同和异。     

硅杂环丁烷热分解为硅烯和丙烯反应机理的理论研究

用MNDO方法研究了硅杂环丁烷热解为硅烯和丙烯的反应机理,反应过程中的驻点(反应物、过渡态、中间体和产物)均用能量梯度方法优化,所有过渡态进一步用振动分析确证.结果证明,该反应最初发生从硅到碳的1,2-氢迁移而产生中间体正丙基硅烯,后者在最终分解为硅烯和丙烯之前,会通过β-氢插入而生成硅代环丙烷.     

硅烯及其卤代物与苯环加成反应机理的研究

用量子化学方法分别研究了单重态硅烯、氟代硅烯、氯代硅烯与苯环加成反应的机理,采用HF/3-21G*方法计算了势能面上各驻点的构型参数、振动频率和能量。研究结果表明,硅烯、氟代硅烯、氯代硅烯与苯的环加成反应具有相同的反应途径,该途径均由两步组成:(1)硅烯、氟代硅烯、氯代硅烯与苯反应分别生成中间体INT1I、NT2I、NT3,它们均是无势垒的放热反应,放出的热量分别为18.9,29.1,31.5kJ.mol-1;(2)中间体INT1I、NT2I、NT3分别经过渡态TS1、TS2和TS3异构化为产物P1、P2和P3,其势垒分别为93.8,230.3和205.2kJ.mol-1。硅烯、氯代硅烯和氟代硅烯在与芳香族化合物环加成反应中的反应活性次序为:硅烯>氯代硅烯>氟代硅烯。     

亚磷酸异构化的量子化学研究

用从头计算方法研究了亚磷酸的异构化，优化了过渡态的几何构型，计算了反应的活化能及热效应，并对反应过程中各原子间电子的迁移进行了分析，从理论上预测了反应的机理．     

类硼烯HBLiF的构型及异构化反应的量子化学研究

用ＲＨＦ／６－３１Ｇ＊解析梯度方法研究了类硼烯ＨＢＬｉＦ的结构，得到了４个平衡构型和３个异构化反应的过渡态构型，分析了各构型的结构特点及稳定性，结果表明，构型是ＨＢＬｉＦ的最稳定构型，而和构型是ＨＢＬｉＦ参加化学反应的基本构型，文中还给出了各构型的Ｍｕｌｉｋｅｎ集居数和基本构型的前线分子轨道，并简单讨论了两种基本构型的化学活性．     

OH与TCE和PCE形成的加成中间体的异构化反应机理研究

用从头计算法在ＵＨＦ／６ － ３１Ｇ 水平下研究了羟基自由基与三氯乙烯和四氯乙烯形成的加成中间体的异构化反应（ 氯原子重排反应） 。该反应形成了一个三元环状过渡态,活化势垒较低,分别为４７ ．１５ ｋＪ．ｍｏｌ－ １ 和２２ ．１９ ｋＪ．ｍｏｌ－ １ 。但热力学函数计算表明,该反应在常温常压下是熵减、吸热、吉布斯自由能变化ΔＧ°＞ ０ 的过程,即为热力学禁阻的反应。     

硅杂硫甲醛二聚反应机理的理论研究

用量子化学从头算方法对硅杂硫甲醛二聚反应进行了理论研究,结果表明,该反应为一由两步基元过程所构成的复杂反应,反应物首先经过一无势垒过程形成中间配合物,此中间配合物然后经过过渡态闭环形成四员环产物,第二步过程的活化势垒很低,总反应为强放热过程。     

新型三重态硅烯的理论研究

应用密度泛函理论方法研究了8种新型含氮杂环卡宾单元的硅烯,在M06-2x/6-311+G(d,p)水平上计算了它们的单重态及三重态的结构,在QCISD/6-311++G(d,p)水平上计算了单点能量.结果表明,这些硅烯的三重态能量比单重态能量低,基态为三重态.引进氮杂环卡宾骨架能够提高三重态硅烯的稳定性.     

硅甲基亚胺与水亲核加成反应机理的理论研究

采用量子化学从头算和密度泛函方法在HF/6-31G**及B3LYP/6-31G**水平上对硅甲基亚胺与水间的亲核加成反应机理进行了理论研究.利用能量梯度法对反应途径上各驻点的几何构型进行了优化,对过渡态进行了振动分析确认.结果表明:该反应为一由两步基元过程所构成的复杂反应,两反应物首先经过一无势垒过程形成中间体复合物,该复合物经过四元环过渡态形成产物,第二步过程的活化势垒为1.67kJ·mol-1(B3LYP/6-31G**).总反应为强放热过程.     

硅烯上的克莱因隧穿

基于硅烯的四带低能有效哈密顿量,通过求解狄拉克方程研究了单层硅烯上的势垒隧穿,得出了硅烯中隧穿几率随入射角度的变化关系。当入射方向为正入射时,电子完全透射,隧穿几率不随隧穿势垒宽度和门电压改变而变化,表明在硅烯中可以观察到克莱因隧穿现象。进一步研究了硅烯在常规半导体相、拓扑绝缘体相以及半金属相等不同物相中的量子输运,发现不同的物相对于电子的隧穿影响不大。该研究有助于澄清硅烯上克莱因隧穿的特性,并为基于硅烯的强鲁棒性量子隧穿器件设计提供思路。     

Ab Initio研究3-硝基-2-吡啶酮异构反应

在RHF 6 31G和MP2 6 31G水平上 ,对 3 硝基 2 吡啶酮的气相、水分子作催化剂参与的异构化反应进行了研究 .计算所得气相异构和水分子作为催化剂参与反应过程的活化能分别为 2 0 5.80 2 0 (RHF 6 31G) ,157.2 2 0 5(MP2 6 31G)和 83.2 550 (RHF 6 31G ) ,57.1355(MP2 6 31G)kJ·mol-1.     

Ab Initio研究3-羟基-2-吡啶酮异构反应

在ＲＨＦ／４－３１Ｇ、３１Ｇ和ＭＰ２／６－３１Ｇ水平上,对３－羟基－２－吡啶酮的气相、水分子作为催化参与的异构化反应进行了研究。结果表明,气相异构难于进行,水分子作为催化剂参与反应过程是目标反应所循的反应路径。     

Ab initio研究3-羟基-2-亚膦基吡啶异构反应

在RHF/6 31G ,MP2 /6 31G ,RHF/6 311G和MP2 /6 311G水平上 ,对水分子作为催化剂参与下 3 羟基 2 亚膦基吡啶的异构化反应进行了研究 .计算所得Ea(RHF/6 31G) ,Ea(MP2 /6 31G) ,Ea(RHF/6 311G)和Ea(MP2 /6 311G)分别为 153.982 8,12 8.0 0 2 7,156 .96 19和 134.3916kJ·mol- 1,可见水分子作为催化剂参与下目标反应有较高的活化能 .     

CH3自由基与臭氧反应机理的理论研究

用量子化学MP2方法在6－311＋＋G^**水平上优化了CH3自由基与臭氧反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型，并对它们进行了能量计算，对能量计算结果考虑了零点能（ZPE）校正。研究结果表明：CH3自由基与臭氧有较强的反应活性，且反应热效应较大，为强放热反应。     

甲氧基硫代膦酰二氯自身异构化应机理的理论研究

用量子化学从头计算方法在HF／6－31G水平上研究了甲基硫代磷酰二氯自身异构化反应的微观机理,优化得到了反应物,过渡态和产物的几何构型,经振动分析确证了过渡态的真实性,研究结果表明该异构化反应形成一个四元环过渡态而转变为产物,反应活化能为14.3kJ/mol,反应放热120.6kJ/mol,是一个易于进行的异构化反应。     

醇水催化7-羟基喹啉质子迁移过程的反应机理研究

用量子化学B3LYP方法在6-311G*基组水平上研究了7-羟基喹啉二水和二甲醇复合物分子间的相互作用和水助及醇助催化质子迁移反应,优化得到了反应物、过渡态和生成物的几何结构,结果表明,在水助及醇助催化质子迁移过程中,3个氢原子都参与了迁移过程,醇助催化质子迁移反应途径在甲醇溶液中的活化能垒比水助催化质子迁移反应低,在甲醇溶液中的反应比在水溶液中的反应更容易.     

烯烃双键异构化反应的活化能及反应机理的研究

用ＣＮＤＯ／２方法，计算了用五羰铁络合物，在光照下催化烯丙基苯类化合物双键异构化反应过程中的位能面及活化能，确定了反应机理。     

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.     

N-乙基,N-异丙基和N-叔丁基-2-氨基嘧啶热解反应的理论研究

主要用PM3法对N－乙基、N－异丙基和N－叔丁基－2－嘧啶的气相热解反应进行了研究，并用内禀反应坐标（IRC）理论以N－乙基－2－嘧啶热解反应作了剖析，在此基础上用RHF／6－31G从头计算对其作了对比计算，结果表明反应是一个H17带正电迁移引发的途径六元环过渡态的单分子热消除反应，反应的活化能分别为224．955（292．378／RHF／6－31G），221．340和221．115kJ.mol^-1，与实验结果基本吻合。