气相中VO_2~++CH_4反应的理论研究

运用密度泛函B3LYP/6-311++G(3df,3pd)//6-311G(2d,p)法研究了VO2+(1A1/3A')+CH4生成P1[V(OCH2)++H2O]和P2[(OCH2)++H2]的气相反应,揭示了VO2+活化甲烷的微观机理,研究结果表明生成P2的反应是主反应通道,并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。     

气相中二氧化铁活化H-H键的理论研究

运用密度泛函DFT//CCSD(T)//B3LYP/6-311G(2d,p)的方法对FeO+2+H2生成产物[Fe O++H_2O]的反应的微观机理进行了研究,探索了发生在四重态和六重态两个势能面上的反应通道,揭示了Fe O+2活化H-Hσ键的微观机理。研究结果表明:该反应是一个放热反应,在反应过程中发生了势能面交叉现象,在整个反应路径中发生了两次自旋翻转的现象,属于Hammond假设的第四种情况;自旋翻转在整个反应过程中起了关键作用,且在很大程度上影响了反应效率和反应速率。     

基态^7Li2（X^1∑g^＋）分子的解析势能函数

利用分子反应静力学的原理,导出了7Li2分子X1Σ+g态的合理离解极限;使用HF、B3LYP、 B3P86、QCISD和QCISD(T)方法和D95、D95V、D95V(d,p)、D95V(3df,3pd)、6-311G、6-311G(d)、6-311G(d,p)、6-311G(3df,3pd)基组,对7Li2分子X1Σ+g态的平衡几何、谐振频率和离解能进行了优化计算,比较得出QCISD(T)/6-311G(3df,3pd)为最优方法/基组.在QCISD(T)/6-311G(3df,3pd)水平下,对7Li2分子X1Σ+g态进行了单点能扫描,并用正规方程组拟合出了其解析势能函数.根据拟合出的解析势能函数计算出了X1Σ+g态的光谱常数Be=0.656 cm-1,αe=0.006 cm-1和ωeχe=2.85 cm-1及二阶、三阶和四阶力常数f2=26.159 aJ·nm-2,f3=-533.479 aJ·nm-3和f4=5 688.5 aJ·nm-4.     

非Born-Oppenheimer近似理论下水分子H2O（1A1）的结构与分析势能函数

基于群论理论和原子分子反应静力学正确判断了H2O(X軒1A1)离解极限。采用密度泛函B3lyp/6-311++g**方法优化出H2O(1A1)了平衡几何、离解能和振动频率.考虑核振动能量,修正Born-Oppenheimer近似理论下的分子势能函数,计算了H2O(1A1)分子的二阶力常数、正则振动频率和零点能。使用多体项展式理论方法导出了基态H2O(1A1)分子非Born-Oppenheimer近似理论下的分析势能函数,然后根据该修正势能函数绘出等值势能图,并讨论了H+OH反应和O+H2反应的势能面静态特征。结果表明:在H+OH→H2O通道上反应为无阈能反应,而O+HH→H2O存在鞍点,反应具有一定的方向性,以垂直H-H键的方向最为有利。     

SiH_3+O_2(~3Σg)反应路径的理论研究

采用密度泛函B3LYP/6-311G**和高级电子相关耦合簇CCSD(T)/6-311G**方法计算并研究了SiH3与O2(3Σg)反应的机理,全参数优化了反应势能面上各驻点的几何构型,并用频率分析方法和内禀反应坐标(IRC)进行了计算,对过渡态进行了验证.结果表明:SiH3 O2(3Σg)反应可经多条路径和多个步骤,经缔合、氢转移和离解得到SiH3O2,SiH2O2 H,SiH2O OH,SiH3O O,SiHO2 H2等产物.     

H与CF3O2自由基反应的理论研究

用从头算(ab initio)方法和密度泛函理论(DFT)对H与CF3O2自由基的反应进行了研究，在HF／6-31G。和B3LYP／6-31G基组水平上，对该反应过程中可能出现的中间体和过渡态的构型及能量进行了优化，并分析了反应过程中生成的产物，对各过渡态，利用内禀反应坐标IRC来进行验证，在B3LYP／6-31G构型优化的基础上，用B3LYP／6-311G和B3LYP／6-311 G计算了反应过程中各物种的总能量和相对能量，根据相对能量绘制的势能剖面图直观地反映了H CF3O2的反应机理，由势能面得出，反应生成CF3O和OH的历程最容易发生，这与实验事实是一致的.     

非Born-Oppenheimer近似理论下水分子H2O((X)1A1)的结构与分析势能函数

目的 基于群论理论和原子分子反应静力学正确判断了H2O((X)1A1)离解极限.采用密度泛函B31yp/6-311++g 方法 优化出H2O((X)1A1)了平衡几何、离解能和振动频率、考虑核振动能量,修正Born-Opperheimer近似理论下的分子势能函数.计算了H2O((X)1A1)分子的二阶力常数、正则振动频率和零点能.使用多体项展式理论方法导出了基态H2O((X)1A1)分子非Born-Oppenheimer近似理论下的分析势能函数,然后根据该修正势能函数绘出等值势能图,并讨论了H+OH反应和O+H2反应的势能面静态特征.结果 表明:在H+OH→H2O通道上反应为无阈能反应,而O+HH→H2O存在鞍点,反应具有一定的方向性,以垂直H-H键的方向最为有利.     

非Born-Oppenheimer近似理论下水分子H_2O(~1A_1)的结构与分析势能函数

基于群论理论和原子分子反应静力学正确判断了H2O(X軒1A1)离解极限。采用密度泛函B3lyp/6-311 g**方法优化出H2O(1A1)了平衡几何、离解能和振动频率.考虑核振动能量,修正Born-Oppenheimer近似理论下的分子势能函数,计算了H2O(1A1)分子的二阶力常数、正则振动频率和零点能。使用多体项展式理论方法导出了基态H2O(1A1)分子非Born-Oppenheimer近似理论下的分析势能函数,然后根据该修正势能函数绘出等值势能图,并讨论了H OH反应和O H2反应的势能面静态特征。结果表明:在H OH→H2O通道上反应为无阈能反应,而O HH→H2O存在鞍点,反应具有一定的方向性,以垂直H-H键的方向最为有利。     

CP自由基与C6H6反应机理的理论研究

在B3LYP/6-311++G(d,p)水平下研究了CP自由基与C6H6反应体系的产物分布和反应机理.得到了详细标注反应物、产物、中间体和过渡态的势能面示意图.计算结果表明CP+C6H6体系的主要产物是C6H5CP+H,次要产物是HCP+C6H5.与深入研究的CN+C6H6反应体系相比,CP和CN反应体系的机理完全相似.本理论计算可以为将来实验室分离和研究一些含有不饱和CP基团的物种提供非常有价值的信息.     

基态7Li2(X1Σ+g)分子的解析势能函数

利用分子反应静力学的原理,导出了7L i2分子X1Σg 态的合理离解极限;使用HF、B3LYP、B3P86、QC ISD和QC ISD(T)方法和D95、D95V、D95V(d,p)、D95V(3df,3pd)、6-311G、6-311G(d)、6-311G(d,p)、6-311G(3df,3pd)基组,对7L i2分子X1Σg 态的平衡几何、谐振频率和离解能进行了优化计算,比较得出QC ISD(T)/6-311G(3df,3pd)为最优方法/基组.在QC ISD(T)/6-311G(3df,3pd)水平下,对7L i2分子X1Σg 态进行了单点能扫描,并用正规方程组拟合出了其解析势能函数.根据拟合出的解析势能函数计算出了X1Σg 态的光谱常数Be=0.656 cm-1,αe=0.006 cm-1和ωeeχ=2.85 cm-1及二阶、三阶和四阶力常数f2=26.159 aJ.nm-2,f3=-533.479 aJ.nm-3和f4=5 688.5 aJ.nm-4.     

五个生成环氧乙烷的反应的热力学预测

运用密度泛函方法B3LYP/6-311+G(2df,2p)//B3LYP/6-31G(d)对文献[1]提出的Titan大气中可能生成环氧乙烷的五个反应在不同的温度和压强条件下进行了热力学计算和分析,发现:a)所有反应的反应焓变和吉布斯自由能变都小于零,反应都是放热反应,具有较大的自发反应趋势;在低温下反应的平衡常数很大,数据显示反应在低温下正向进行的自发反应趋势更大。b)对比生成环氧乙烷的同素异构体:乙醛和乙烯醇的计算结果,可以预测到在Titan大气的低温环境中自然合成环氧乙烷是很有可能的.     

气相中Ir^＋与CH4分子自旋禁阻反应中C—H键活化机理的理论研究

采用密度泛函理论和高级电子相关耦合簇方法,在CCSD（T）/6-311＋＋G（3df,3pd）//B3LYP/6-311＋G（d,p）的理论水平下,研究了3个自旋态势能面上自旋禁阻反应Ir^＋（^5F）＋CH4（^1A1）→IrCH2^＋（3A″）＋H2（1Σg^＋）的微观机理,通过自旋-轨道耦合的计算,讨论了势能面交叉和可能的自旋翻转过程.结果表明,Ir^＋与CH4的反应中不同势能面之间的“系间窜越”（ISC）将会发生,分子体系通过3次自旋翻转沿着热力学最有利的反应路径进行,最优的反应路径总放热量为44.64 kJ/mol.运用Harvey等的方法优化出最低能量交叉点（MECP）,并计算了MECP处相应的自旋-轨道耦合常数（SOC）,分别为346.95,2 545.62,2 990.98 cm^-1,较大的SOC值说明了自旋翻转是有效的.     

二氯卡宾消耗臭氧的反应机理研究

采用密度泛函理论对单重态势能面上的二氯卡宾1 CCl2与臭氧1 O3反应的微观机理进行了研究.在B3LYP/6-311G(d,p)水平上全参数优化反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,同时使用内禀反应坐标(IRC)在同一水平上对过渡态与中间体之间的联系进行了确认,并且在QCISD/6-311G(d,p)水平上计算了各驻点的单点能.研究得到1 CCl2与1 O3反应的8种产物通道,即P1(Cl2CO+1 O2)、P2(CO2+ClClO)、P3(CO3+Cl2)、P4(CO+ClOOCl)、P5(CO2+ClOCl)、P6(v-CO2+ClOCl)、P7(ClCClO+1 O2)和P8(COO+ClOCl),其中通道P1(Cl2CO+1 O2)是最主要的产物通道,通道P2(CO2+ClClO)、P3(CO3+Cl2)、P4(CO+ClOOCl)对反应体系的产物贡献依次减小,而通道P5(CO2+ClOCl)、P6(v-CO2+ClOCl)、P7(ClCClO+1 O2)和P8(COO+ClOCl)很难生成.     

NCO自由基与H反应的机理和动力学

研究采用密度泛函理论中的B3LYP方法,在6-311G(d,p)基组水平下,优化反应物、产物、中间异构体和过渡态分子,得到可靠的几何构型和频率.通过内禀反应坐标计算,确认了四条反应通道,并且以通道中中间体、过渡态相对能量为基础,讨论了各反应通道的优先顺序.在反应中,H和NCO的初始连接有两种方式,H分别进攻NCO两端的N和O,进行无势垒加合,得到两个低能中间体HNCO和HOCN.HNCO中∠NCO从172.9°减小到69.0°,生成一个相对能量较高但N—C键较长的中间体,该中间体发生N—C键断裂生成主要产物P1(CO+NH).从HNCO和HOCN出发均可生成次要产物P2(CN+OH),而从HNCO出发还有另一条生成产物P3(CH+NO)的路径,反应沿该路径进行的可能性较小.     

新型离子型有机锡化合物{[Ph2Sn]2[2,6-Py(CO2)]3H2O}2-[HNEt3]+2的晶体结构研究

利用三苯基氯化锡和2,6-吡啶二甲酸在三乙胺存在下以1:1摩尔比反应,合成了离子型有机锡化合物[Ph_2Sn]_2[2,6-Py(CO_2)]_3H_2O~(2-)[HNEt_3]_2~+.通过元素分析、红外光谱和核磁共振氢谱对其结构进行了表征.用X-射线单晶衍射测定了该化合物的晶体结构.化合物的单斜晶系,空间群P2_1/n,α=1.707 3(7)nm,b=1.744 7(7)nm,c=2.433 3(10)nm,β=109.694(7)°,Z=4,V=6.824(5)nm~3,Dc=1.282 g/cm~3,μ=0.793 mm~(-1),F(000)=2 696,R_1=0.056 3,WR_2=0.1539.化合物中两个锡原子呈七配位畸变五角双锥构型.     

一个五点图和路的联图的交叉数

计算了一个具体图类Hn的交叉数,然后研究了一个五点图G和Pn路的联图G∨Pn,并用归纳假设法证明了这个五点图和路的联图的交叉数Cr(G∨Pn),即当n≥2时,Cr(G∨Pn)=4 2n n 2-1+n2+1.     

HCNO＋OH反应机理的理论研究

为揭示HCNO与OH自由基反应的微观机理,采用密度泛函理论（DFT）在B3LYP／6—311G（d,P）水平上对该体系可能出现的7个反应通道上各反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型进行了搜索、几何全优化和振动分析验证,并在QCISD（T）／6-311G（d,P）水平上进行了能量校正．计算结果表明：各反应通道均为多步过程,反应的主产物为H2NO＋CO和HCO＋HNO,它们分别经历通道3和通道7而最后生成．     

气相中Zr活化CH_4分子C—H键的理论研究

采用密度泛函理论和高级电子相关耦合簇方法,在CCSD/6-311++G(3df,3pd)//B3LYP/6-311++G(3df,3pd)理论水平下,研究了两个自旋态下的Zr原子活化CH4分子中C—H键逐个夺取H原子的微观反应机理.通过计算,讨论了势能面交叉和可能的自旋翻转过程.用Harvey等的方法优化出最低能量交叉点(MECP),并计算了MECP处相应的自旋-轨道耦合常数(SOC),进一步讨论了Zr与CH4的反应中不同势能面之间的"系间窜越"(ISC)的可能性.     

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.