异氰酸与简单自由基反应的研究现状

目前对异氰酸(HNCO)反应的研究有很多,主要集中在HNCO与原子(H,O,N,F,Cl等)、双原子分子和双原子自由基(OH,NH,CH,CF,CCI,CN等)、多原子分子和自由基(HCO,NH2,CHX等)的反应.笔者就以上反应在实验和理论方面进行了综述.     

硝基甲烷正、负带电离子氢转移反应位垒的计算研究

采用DFT（UB3LYP）方法,在6—311＋＋G^＊＊基组水平上,计算研究了硝基甲烷2种带电结构[CH3NO2]^＋和[CH3NO2]^-分子内H原子向O原子转移后的O-N键的解离机理和反应位垒．结果表明,[CH3NO2]^＋发生氢转移后,O-N键的断裂是2步反应,第一步是分子内的H原子转移到O原子上,生成中间体[CH2N（OH）O]^＋,反应位垒为106．5kJ／mol;第二步是中间体中O-N键断裂,这步的反应位垒为105．5kJ／mol,理论计算得出的产物带电状态与实验一致．[CH3NO2]^-中H原子向O原子转移及O-N键断裂反应一步完成,生成一氢键复合物（H-Complex）,该反应位垒为176．2kJ／mol,H—Complex进一步解离成CH2NO自由基和OH^-,或是OH自由基和[CH2NO]^-．     

CH3与HO2自由基反应途径及位垒的计算研究

采用量子化学从头算中的QCISD方法,在cc-pvdz和cc-pvtz基组水平上对CH3 HO2反应机理进行了计算研究,结果表明,CH3与HO2双分子自由基反应是一个复杂反应,反应可以在不同的电子态下经数个产物通道进行．在HOz自由基上的H直接转移到甲基自由基生成CH4 O2的反应途径上,存在一个低于反应物能量8．49kJ／mol的分子复合物．直接氢转移反应的计算位垒为3．07kJ／mol。与实验值零位垒相近．由CH3OOH生成CH2O和H2O反应的过渡态呈四元环构型,且具有Cs对称性,基于IRC计算,证明了该过渡态引导CH3OOH生成CH2O和H2O的反应机理是一个分子内氢迁移和H2O消除的协同过程．对由反应物生成CH3O和OH自由基的反应,除存在协同机理外,还提出了另一可能的通道,即反应物沿单线态位能面经过一个分步反应完成．也即反应物先经无位垒过程产生CH3OOH及其异构体CH3(O)OH,其中CH3(O)OH发生解离反应生成CH3OH和单线态原子氧,然后原子氧转化为三线态再与CH3OH进行反应生成CH3O和OH．     

臭氧与丙烯酸丁酯反应机理的理论研究

在B3LYP/6-31+G(d,p)水平上优化了臭氧与丙烯酸丁酯反应体系各驻点物种的几何构型,并在相同水平上通过频率计算和内禀反应坐标(IRC)分析对过渡态结构及连接性进行了验证.采用G3//B3LYP方法对所有驻点进行单点能计算,构建了O3+CH3CH2CH2CH2OC(O)CHCH2反应体系的势能剖面,对Criegee自由基的单分子异构化反应进行了分析.研究结果表明,丙烯酸丁酯的臭氧化反应符合Criegee机理,存在两种反应路径,根据势能面分析,生成产物CH2OO和CH3CH2CH2CH2OC(O)CHO的反应是臭氧化物中间体(IM)裂解的优势路径.其Criegee自由基CH2OO和CH3CH2CH2CH2OC(O)CHOO因不具有α-CHn基团(n=1,2,3)而不可能发生单分子氢迁移异构化反应,只可通过环化异构化反应通道形成具有双氧环状结构的最终产物CH2O2和CH3CH2CH2CH2OC(O)CHO2.     

基态乙酸甲硫醇酯单分子反应机制的理论研究

运用B3LYP和MP2方法在6-31G**水平上对基态乙酸甲硫醇酯单分子反应机制进行了理论研究.结果表明,基态乙酸甲硫醇酯有2种异构体,其中反式比顺势能量高21.7 kJ.mol-1,而二者相互转化的能垒为47.7 kJ.mol-1,表明室温下基态乙酸甲硫醇酯主要以顺式存在,这与实验结果是一致的.本文所研究的分子解离反应全部为协同过程,而自由基解离过程都是无势垒的吸热过程.其中分子解离反应中生成CH3SH H2CCO的反应,在反应动力学上最有利,这与实验上该反应为主要反应的结论是一致的.自由基解离反应中生成CH3CO SCH3和CH3C(O)S CH3的反应热比该反应的能垒稍高,可与之竞争.而其他反应则因能垒或反应热更高而难以在基态上发生.     

SH自由基分子基态的分子结构与势能函数

使用二次组态相互作用方法(包括单、双取代并加入三重激发贡献)QC ISD(T)结合6-311++G(3df,3pd)基组对SH(SD)自由基分子基态进行了几何结构全优化,计算了其振动频率和离解能。在同等水平进行了单点能扫描计算。并运用群论和原子分子静力学方法,推导了SH(SD)自由基分子基态的合理离解极限。对标准的Murrell-Sorb ie函数进行修正,用最小二乘法分别拟合Murrell-Sorb ie函数和修正后的Murrell-Sorb ie函数,得到了SH(SD)自由基分子基态的势能函数和对应的光谱常数。结果表明,修正后的Murrell-Sorb ie势能函数计算所得光谱常数与实验结果符合很好。表明修正后的Murrell-Sorb ie函数能更加准确地描述SH(SD)自由基分子基态的势能函数。     

CH_3NO_2和CH_3ONO分解反应的量子化学和电子密度拓扑分析

采用B3LYP,MP2(full)和CCSD(T)方法在6-311G(d,p)水平上对三线态CH3NO2和异构体CH3ONO分解反应的微观机理进行了理论研究.优化得到了反应势能面上各驻点的几何构型,振动频率分析证实了过渡态的真实性,内禀反应坐标跟踪验证了过渡态与反应物和产物的连接关系.研究表明:CH3ONO通过TS1反应通道分解CH3和NO2,通过TS2通道生成CH3O和NO;CH3NO2通过TS3反应通道生成CH3和NO2.3个分解反应都是自然条件下较容易发生的分解反应.电子密度拓扑研究表明:TS1分解反应过程中存在一个三元环.     

2,2′-联吡啶为耦合单元的双自由基体系的理论研究

以2,2′-联吡啶为耦合单元,用*CH2,HNO*NH和*O四种自由基为自旋中心,设计出五种体系的分子.采用AM1-CI方法对其双自由基体系进行计算,结果表明,双自由基连接的位置不同对体系耦合作用的影响符合双自由基之间磁性耦合的拓扑规则,即共轭体系中,两个自由基之间以偶数碳(或氮)原子耦合,体系具有低自旋基态,表现为反铁磁耦合;两个自由基之间以奇数碳(或氮)原子耦合,体系具有高自旋基态,表现为铁磁耦合.     

CH3CN与NO+反应动力学的理论研究

用密度泛函理论在QCISD/6-311 G**//B3LYP/6-311G*水平上对星际分子CH3CN和NO 的反应机理和动力学进行了理论研究,得到了体系的势能面信息和可能的反应机理:CH3CN和NO 反应中共存在9个反应通道、4种中间体和11种过渡态,并得到CH2 CHN2O,CH2C N2OH,CH3NC NO 和CH3C N2O 4种产物;从能量变化角度考虑,CH3CN NO →CH3NC NO 应为主反应通道.     

2，2’—联吡啶为耦合单元的双自由基体系的理论研究

以2,2′-联吡啶为耦合单元,用·CH2,HNO·NH和·O四种自由基为自旋中心,设计出五种体系的分子.采用AM1-CI方法对其双自由基体系进行计算,结果表明,双自由基连接的位置不同对体系耦合作用的影响符合双自由基之间磁性耦合的拓扑规则,即共轭体系中,两个自由基之间以偶数碳(或氮)原子耦合,体系具有低自旋基态,表现为反铁磁耦合;两个自由基之间以奇数碳(或氮)原子耦合,体系具有高自旋基态,表现为铁磁耦合.     

CH3S, CH3SH, CH3SO, CH3SO2的标准摩尔生成焓的研究

利用7种密度泛函(DFT)方法(B3LYP,BLYP,BHLYP,BP86,B3P86,BPW91,B3PW91),以DZP 为基函数对CH3S, CH3SH, CH3SO, CH3SO2的标准摩尔生成焓进行了理论计算.采用等键方程在BPW91水平下预测的结果为-23.56 kJ/mol(CH3S),115.85 kJ/mol (CH3SH), -106.16 kJ/mol(CH3SO)和-255.56 kJ/mol(CH3SO2),接近已有的实验结果.这表明,采用密度泛函方法只需要很少的计算量和中等大小的基组就能得到很好的结果,对于某些特殊例子(如CH3SO2),其预测结果甚至好于高水平的CCSD(T)/CBS方法.     

有机化合物的键裂能及自由基的生成热

本文发现了键裂能的差值△DH~0(Me-X/R-X)与基团电负性的线性关系,从而建立了一个计算R-X键键裂能的简单方法:DH~0(R-X)=DH~0(CH_3-X)-(a_mx_G+c_m)式中,R为烷基;X代表CI、Br、I、OH、NH_2、SH、CH_3;X_G是作者前一工作建立的基团电负性:a_m和c_m是与烷基结构因素相关的常数.对于14个可比较的值,其平均偏差为1.30kJ/mol,最大偏差为3.01kJ/mol.同时,烷基和烷氧基自由基的标准生成热也被准确地估算,9个自由基估算的平均偏差为1.63kJ/mol,最大偏差也只有3.54kJ/mol.     

Light interference from single atoms and their mirror images

A single atom emitting single photons is a fundamental source of light. But the characteristics of this light depend strongly on the environment of the atom. For example, if an atom is placed between two mirrors, both the total rate and the spectral composition of the spontaneous emission can be modified. Such effects have been observed using various systems: molecules deposited on mirrors, dye molecules in an optical cavity, an atom beam traversing a two-mirror optical resonator, single atoms traversing a microwave cavity and a single trapped electron. A related and equally fundamental phenomenon is the optical interaction between two atoms of the same kind when their separation is comparable to their emission wavelength. In this situation, light emitted by one atom may be reabsorbed by the other, leading to cooperative processes in the emission. Here we observe these phenomena with high visibility by using one or two single atom(s), a collimating lens and a mirror, and by recording the individual photons scattered by the atom(s). Our experiments highlight the intimate connection between one-atom and two-atom effects, and allow their continuous observation using the same apparatus.     

BH_4~-,CH_4,NH_4~ ,H_4O~(2 ),H_4F~(3 ),BH_3~(2-),CH_3~-,NH_3,H_3O~ ,H_3F~(2 )等电子系的从头算研究

用从头算方法研究了 BH_4~-,CH_4,NH_4(?)~ ,H_4O~(2 ),H_4F~(3-),BH_3~(2-),CH_3~-,NH_3,H_3O~ ,H_3F~(2 )等电子系某些性质的变化规律,讨论了如何使负离子同正离子和中性分子的计算保持相近精度的问题。     

胆碱基甲基氟膦酸酯的结构和生物活性的优化对称性轨道研究

为了深入探讨杀虫剂的结构与生物活性之间的关系,我们已运用量子化学的从头算分子轨道方法和MOSMO方法优化了乙酰胆碱分子的几何构型。计算结果表明,两种方法给出的分子构象及两个活性中心部位(即酰基碳和季氨基氮两个正电荷中心)之间的距离都相当符合。从头算给出的这两个活性中心之间的距离为0.4946nm,MOSMO计算的结果则是0.4916nm,均满足与乙酰胆碱酯酶活性间距(即胆碱酯酶中阴离子部位与酯动部位之间的距离0.45～0.59nm)相一致的要求,从而能较好地定性说明其生物活性。由此可见,MOSMO方法和从头算方法均能较好地描述这类具有生物活性的分子的结构和性质。但在这两种方法中,     

甲基修饰单壁碳纳米管的几何结构、束缚能和电子结构

采用brenner经验势通过计算甲基吸附在碳纳米管上吸附能的方法找到了甲基修饰单壁碳纳米管最稳定的几何结构，并且发现甲基吸附在单壁碳纳米管上吸附能随着碳纳米管的直径的增加而减少，最后运用从密度泛函紧束缚方法计算了甲基修饰碳纳米管的电子态密度，发现当甲基修饰碳纳米管后，碳纳米管在费米能级附近出现局域态，改变了碳纳米管的光电特性，因此，甲基修饰的单壁碳纳米管有可能成为制造纳米发光元器件重要原材料之一．     

聚合负载三氯化钕配合物的合成及催化活性——含巯基和亚砜基团的配合物

合成了含—CH_2SH 和—CH_2SOCH_3功能团的交联聚苯乙烯钕配合物 P—CH_2SH·NdCl_3和 P—CH_2SOCH_3·NdCl_3。P—CH_2SH·NdCl_3对丁二烯聚合没有催化活性,而 P—CH_2SOCH_3·NdCl_3可使丁二烯进行高顺式聚合,聚丁二烯顺-1,4单元含量在95%以上。     

有机锡化合物{(PhCH2)2Sn[4-NC5H4CON2C(CH3)CO2](H2O)}2的合成及晶体结构

合成了有机锡化合物{(PhCH2)2Sn[4-NC5H4CON2C(CH3)CO2](H2O)}.用X-射线单晶衍射测定了该化合物的晶体结构,结果表明,在该配合物的晶体中,锡原子呈五配位畸变三角双锥构型.     

Carbon-Carbon Bond Formation Reactions in the Preparation of Hydrindanones

1 Introduction Carbon-carbon bond formation reactions are highly important in organic chemistry, because these reactions may be used to construct complicated molecules. Samarium diiodide is known to be a one-electron reducing agent and recently used in many organic reactions. A radicals is postulated as an intermediate, which may be formed by direct reduction of halides, carbonyls and other functional groups.1IntroductionCarbon-carbon bond formation reactions are highly i mportant in organic …