噻吩与过氧化氢气相反应机理的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-311+G（d,p）基组水平上研究了C₄H₄S与H₂O₂的微观反应机理,全参数优化了反应势能面上各驻点的几何构型,振动分析和内禀反应坐标（IRC）分析结果证实了中间体和过渡态的真实性,计算所得的键鞍点电荷密度的变化情况也确认了反应过程。结果表明,反应分2步进行,主要经历了O对S的进攻、H转移以及O-O键断裂的历程,决速步骤的活化能为157.3 kJ/mol,能垒高于甲硫醇、甲硫醚和过氧化氢反应的类似步骤。     

二甲基硫醚与过氧化氢反应机理的研究及溶剂效应

采用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-311+G(d,p)基组水平上研究了CH3SCH3与H2O2的微观反应机理,全参数优化了反应势能面上各驻点的几何构型,振动分析和内禀反应坐标(IRC)分析结果证实了中间体和过渡态的真实性,计算所得的键鞍点电荷密度的变化情况也确认了反应过程.结果表明,反应共分2步进行,主要经历了O对S的进攻、H转移以及O-O键断裂的历程.并分别考察了其在水中和甲苯的溶剂效应.结果表明,溶剂效应降低了反应的活化能,并使过渡态红外光谱蓝移.     

HSS和OH反应机理的理论研究

应用量子化学计算方法研究HSS和OH的反应机理。在B3LYP/6-311+G(2df,p)水平上对HSS和OH反应过程中所有物种进行了构型优化和频率计算。采用QCISD(T)/6-311+G(3df,2p)方法的能量数据,构建了标题反应的势能剖面。结果表明,HSS和OH反应体系中存在4条通道,主通道为OH中O原子夺取HSS中H原子形成产物P1(H_2O+S_2),该通道包含3条路径其表观活化能分别为-72.15,-33.07和-31.41 kJ·mol~(-1),优势路径经过环状过渡态TS1。基于统计热力学原理,预测了稳定物种的热力学性质。     

二环非经典噻吩电子结构和性质的DFT理论研究

采用杂化的DFT理论,研究7种二环非经典噻吩电子密度拓朴结构、芳香性以及HOMO-LUMO能级差(△EL-H)、电子亲和势(EA)和电离能(IP)等电子性质.7种化合物都为平面构型,分子体系中所有化学键都具有π键特征,环平面上有较强的共轭作用,具有比单环化合物小得多的HOMO-LUMO能级差.7种化合物中,TT、BT和TPZ的EA相对较大,有较强的束缚电子的能力.TTh、TF、TP和BTh的EA为负值,束缚电子能力较弱,还原态不稳定,但其IP相对较小.因此,在低能隙导电聚合物的分子设计中,TT、BT和TPZ可作为电子受体,而TTh、TF、TP和BTh可作为电子供体.     

氢化吡咯烷基甲醇催化二乙基锌对苯甲醛的不对称加成反应机理的理论研究

用密度泛函理论在B3LYP-SCRF/6-31G(d)水平上研究了氢化吡咯烷基甲醇催化二乙基锌对苯甲醛不对称加成反应的反应机理和反应势能面。结果表明,催化剂的结构对反应机理和产物的对映选择性有重要影响。对于结构复杂的催化剂,二聚体难以生成,二聚体理论模型不适用。反应的决速步骤与吡咯环N取代基密切相关,吡咯环N取代基越大,由催化剂cata生成M1是反应的决速步骤;吡咯环N取代基越小,由M4发生分子内乙基迁移生成M5是反应的决速步骤。反应的立体化学控制步骤总是M4发生分子内乙基迁移生成M5的反应步骤。产物构型的保持和翻转与手性催化剂吡咯环N取代基、羟基α碳的取代基性质密切相关,与羟基α碳的构型没有必然的联系。催化剂氢化吡咯烷基甲醇为伯醇、R构型的仲醇和无手性的叔醇时都可以得到光学产率较好的产物,而氢化吡咯烷基甲醇为S构型的仲醇时得到光学产率较低的产物,并有可能发生产物构型的翻转。此外,还研究了温度对反应机理及反应能垒的影响,低温降低了反应的能垒,有利于反应的进行。     

取代乙酸脱羧反应机理的DFT研究

运用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-311~(++)G(d,p)基组水平上,采用CPCM模型对水溶剂条件下4种卤代羧酸和4种羰基(氰基)羧酸在无催化剂及水催化条件下的脱羧反应机理进行了研究。结果表明,在卤代羧酸的脱羧反应中,水催化时反应比无催化剂参与时容易,其中CCl_3COOH(A)和CF_3COOH(C)脱羧(H_2O催化)所需克服的能垒分别为192.60、210.33 kJ/mol,与Belsky等的实验结果基本一致。而对于4种羰基(氰基)羧酸,无水参与时脱羧主要经六元环过渡态进行,反应的活化能分别为300.01(CH_3COCOOH)、160.02(CNCH_2COOH)、94.01(CHOCH_2COOH)、105.26(NH_2COCH_2COOH)kJ/mol,比H_2O催化时反应的活化能低。     

二氟卡宾与臭氧反应的理论研究

为了弄清二氟卡宾~1CF_2与~1O_3在单重态势能面上的微观反应机理,在B3LYP/6-311G(d,p)水平上对该反应作了详细的理论研究。优化了各反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,得到了相应的能量值,并在相同的水平上用内禀反应坐标(IRC)计算方法确认了过渡态和中间体之间的联系。研究得到~1CF_2+~1O_3反应的9种产物通道:P_1(F_2CO+~1O_2)、P_2(FCO+FOO)、P_3(CO_2+FOF)、P_4(CO_2+FFO)、P_5(CO_3+F_2)、P_6(v-CO_2+FOF)、P_7(CO_2+FO+F)、P_8(CO+F_2OO)和P_9(CO+FOOF)。其中P_1(F_2CO+~1O_2)为最主要产物通道,P_2(FCO+FOO)、P_3(CO_2+FOF)和P_4(CO_2+FFO)的产率依次减小,而其他通道对反应体系的产物贡献几乎可以忽略。     

基于苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩的低带隙聚合物的理论研究

采用密度泛函理论,在B3LYP/6-31G(d)水平下,对基于苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(BDT)为电子供体,thieno[3,4-b]pyrazine(TP),thieno[3,4-b]thiadiazole(TD),dithieno[3,4-b:3',4'-e]pyrazine(DTP)和[1,2,5]thiadiazolo[3,4-e]thieno[3,4-b]pyrazine(TTP)为电子受体的低聚物和聚合物进行了理论计算。为了了解其导电性质,文中不仅计算了二面角、分子内的电荷传输、中心键键长和中心键电荷密度,还分析了核独立化学位移。结果显示:随着聚合链增长,共轭程度不断增加。NICSs值显示:中心环比边环的共轭程度更大。聚合物的能带结构表明:(DTPBDT)_n和(TTPBDT)_n拥有非常低的带隙(分别为0.53和0.40 eV)且拥有比较宽的带宽,因此可以做为潜在的导电材料。     

离子液体作用下的噻吩加氢脱除机理研究

采用Materials Studio 6.1中的Dmol3程序,程序中的数字积分是medium水平,位移收敛标准、能量和受力分别是5×10^-3 A,2×10^-5 au/和4×10^-3 au/,利用DFT理论中的梯度校正GGAPW91方法和NDN机组计算。计算离子液体催化燃料油加氢脱硫过程的机理。通过对噻吩在离子液体酸性阴离子作用下的中间体和过渡态能量的研究,发现离子液体的阴离子不仅起到萃取作用,且在过渡态形成的过程中有促进加氢脱硫的作用,在一定的程度上起到催化剂的作用,并且活泼氢有利于噻吩加氢的进行。计算将为离子液体加氢脱硫机理提供重要的参考价值。     

煤自燃生成一氧化碳和水的反应机理研究

应用傅立叶变换红外光谱仪研究煤在氧化自燃中不同温度所生成的气体产物.在30%～100%左右有水和二氧化碳气体析出,温度升至105℃～150%左右时,有一氧化碳生成.采用密度泛函B3LYP法,在6-311G基组水平上研究煤与氧发生自燃反应生成水和一氧化碳的反应体系,对反应势能面上各驻点的几何构型全优化,用频率分析法和内禀反应坐标(IRC)法验证过渡态.计算结果表明,煤自燃生成一氧化碳的反应是氧分子攻击苯环侧链上丙基末端的碳原子,使丙基生成带醛的基团(-CH2-CH2-CO-H)和水,而带醛的基团继续分解生成一氧化碳.由反应活化能可知,生成水和一氧化碳的反应是一个自发式反应.     

卟吩内氢迁移反应机理的密度泛函研究

将密度泛函理论应用于卟吩内氢迁移反应机理的理论研究,计算反式卟吩trans-PH2和顺式卟吩cis-PH2的结构参数、总能量、电子密度和振动频率等参数。计算发现trans-PH2比cis-PH2的能量低29．13 kJ／mol(接近实验数据25．0 kJ／mol)。振动分析表明中间态TS-PH2只有一个虚频,而中间态SS-PH2有两个虚频,可以判定TS-PH2是分步反应机理的过渡态,而且同步反应历程比分步反应历程需要更大的活化能,因此可得出卟吩内氢迁移反应采用分步反应历程的结论。此研究表明,密度泛函理论的计算结果与实验数据能够较好地相吻合,能直观地表述卟吩内氢迁移反应的机理,从理论上解释了该反应采用分步反应机理。     

密度泛函方法的ZSM-5分子筛上苯与乙烯烷基化反应机理研究

采用密度泛函(DFT)方法对于ZSM-5分子筛上苯与乙烯的烷基化反应机理进行研究。选取了包含酸性质子的8T原子簇模型代表ZSM-5分子筛的部分结构。采用B3LYP/6-31G(d)水平从生成能与反应活化能角度对于烷基化反应发生时可能存在的2种联合机理和一种分步机理进行了计算与比较。结果表明,联合反应机理中乙烯的质子化和C-C键的形成同时发生,而分步机理开始于乙醇盐中间体的生成,随后与苯反应生成反应产物。分步机理中乙醇盐中间体生成步骤的活化能(124.55 kJ/mol)低于联合机理的反应活化能(168.98 kJ/mol和156.06 kJ/mol),而烷基化步骤的活化能(209.35 kJ/mol)高于联合机理的反应活化能,由此可以推断ZSM-5分子筛上苯与乙烯的烷基化反应时2种机理同时发生,存在竞争关系。     

BH2+与H2S反应机理的量子化学及电子密度拓扑研究

采用密度泛函方法B3LYP和耦合簇方法CCSD在6-311 G(d,p)条件中,研究BH_2~ 与H_2S的气相离子-分子反应的微观反应机理。优化反应势能面上各驻点的几何构型,通过振动分析和IRC计算证实中间体和过渡态的真实性和相互连接关系。采用电子密度拓扑分析反应(1)进程中的若干关键点,讨论反应进程中化学键的断裂、生成和变化规律,找到了该反应的结构过渡区(结构过渡态)和能量过渡态。     

3-卤代吲唑水助质子转移反应机理的理论研究(英文)

在密度泛函B3LYP/6-311G**理论水平上,对气相和水相中3-卤代吲唑瓦变异构体进行几何构型伞自由度优化,获得它们在气相和水相中的几何结构和电子结构,PCM反应场溶剂模型用于水相计算.结果显示在气相和水相中,3.卤代吲唑的N1-H形式比N2-H形式稳定.探讨了不同的3-取代基团和溶剂化效应对互变异构体的几何结构,能量,电荷分布以及互变异构反应活化能的影响等.进一步研究了3-卤代吲唑水催化质子迁移的反应机理,提出了平面五元环的过渡态结构.     

间位吡啶自由基多通道分解反应的反应机理和动力学研究

使用Gaussian98程序包,在B3LYP/6-311 G**基组水平上,我们充分地研究了间位吡啶基自由基分解反应的反应机理。过渡态和产物之间的联系用IRC计算。使用经过ZVPE校正后的相对能量构造出了位能面剖面图。用振动模式分析和电子布居分析研究了所有的反应通道以揭示其反应机理,表明该反应的主要产物为3,-4吡啶炔、HCN和丁二炔。     

基于三环非经典噻吩的低能带隙低聚物的分子设计及DFT研究

以[1,2,5]噻重氮并[3,4-b]噻吩并[3,4-e]吡嗪(TTP)为受体,以噻吩并[3,2-b]噻吩(TT)、噻吩(Th)、吡咯(Py)和呋喃(Fu)为供体,设计了四类供体-受体型共轭低聚物。采用杂化的密度泛函方法(B3L,YP),研究了六类低聚物的电子结构和性质。AIM分析显示,随着聚合度增加,体系共轭程度增强。随着聚合度增加,低聚物的HOMO-LUMO能级差逐渐减小,电离能降低,电子亲和势增大。Py不但是一个强的电子供体,也是一个潜在的氢键供体。在含Py结构单元的低聚物中,由于分子内氢键的存在使这类低聚物具有较大的分子内电荷迁移值。所设计的4种基于TTP的四聚体均具有较小的HOMO-LUMO能级差(<0.5 eV),因此其相应的聚合物的能隙会更小,可能是潜在的导电聚合物材料。     

亚硝酰氢与羟基自由基反应的密度泛函理论研究

用密度泛函理论研究了HNO OH反应机理。在(U)B3LYP/aug-cc-pVTZ水平上,优化了反应通道上各驻点(反应物、中间体、过渡态和产物)的几何构型,获得了零点能校正后的反应势能曲线。研究表明:根据进攻方式的不同,有3个反应通道,反应通道不同则产物不同。反应的主要产物是NO H_2O,次要产物是NH_2 O_2;主要产物和次要产物与反应物的总能量之差(经零点能校正后)分别为-133.42 kJ/mol和150.44 kJ/mol。生成主要产物时主要反应通道的活化能为102.11 kJ/mol。     

气相和水相中氯代酚与单线态氧反应机理的研究

用密度泛函理论分别研究气相和水相中的6种氯代酚(2-CP,3-CP,4-CP,2,4-DCP,2,4,6-TCP和PCP)与单线态氧的反应机理。在B3LYP/6-31+G(d,p)水平上,将可能路径上的反应复合物、过渡态和产物分别全优化几何结构和计算频率,通过内禀反应坐标(IRC)的方法验证反应路径,并在B3LYP/6-311+(2df,p)水平上计算单点能。采用极化统一模型(PCM)法探索溶剂效应。结果,不论气相还是水相,1,3加成生成1个烯丙基氢过氧化物和1,4加成生成1个酮类氢过氧化物,在热力学上均是可行的,但是在动力学上前者的能垒比后者更低,是优先路径。热力学更支持在水相中反应,而动力学则相反。能垒随氯代数量的增多而升高。     

丙烯酸正丁酯聚合的Diels-Alder反应机理理论研究

本文从理论上对丙烯酸正丁酯(nBA)自引发聚合的Diels-Alder反应机理进行了研究.利用DFT方法在UB3LYP/6-31G*水平上对反应的最低能量路径进行了计算,各驻点能量分别采用MP2/6-311G**和B3LYP/6-311 G(3df;2p)进一步精确计算.结构表明:此Diels-Alder反应仅包括一种途径,即路径(I),另一条途径在热力学不支持.     

聚（3-甲基噻吩）修饰电极的制备及其用于多巴胺的电化学行为及测定研究

通过实验研究了恒电流法制备聚(3-甲基噻吩)(P3MT)修饰玻碳电极的最佳聚合条件,并用扫描电子显微镜(SEM)对制备的修饰电极进行了表征.利用最佳条件下制备的聚(3-甲基噻吩)修饰电极,研究了多巴胺(DA)在该修饰电极上的电化学行为,并建立了多巴胺的电化学测定方法.实验结果表明,用该方法制备的修饰电极比用循环伏安法(CV)和恒电位氧化相结合制备的电极性能更好.