化学学报 ›› 2006, Vol. 64 ›› Issue (17): 1785-1792. 上一篇 下一篇
研究论文
刘艳1; 王文亮*,1; 王渭娜1; 罗琼1,2; 李前树1,2
LIU Yan1; WANG Wen-Liang*,1; WANG Wei-Na1; LUO Qiong1,2; LI Qian-Shu1,2
应用量子化学从头算和密度泛函理论(DFT)对CH3S与HCS双自由基单重态反应进行了研究. 在MPW1PW91/ 6-311G(d,p)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, 用内禀反应坐标(IRC)计算和频率分析方法对过渡态进行了验证. 在QCISD(t)/6-311++G(d,p)水平上计算各物种的单点能, 并对总能量进行了零点能校正. 研究结果表明, CH3S与HCS反应为多通道反应, 有4条可能的反应通道, 反应物首先通过S…S弱相互作用形成具有竞争反应机理的五元环硫-硫偶合中间体a和链状硫-硫偶合中间体c, 再由此经过氢迁移、离解、异构化等不同机理得到主要产物P1 (2CH2S), 次要产物P2 (CH3SH+CS), P3 (CH4+CS2)和P4 [CH2(SH)CSH]. 根据势能面分析, 所有反应均为放热反应, 生成P1的反应热为-165.55 kJ•mol-1. 通道R→a→TSa/b→b→P1为标题反应的主通道, 其速控步骤a→TSa/b→b在200~2000 K温度区间内的速率常数可以表示为k1CVT/SCT=1.75×1010T0.65exp(-907.6/T) s-1. P3及P4的生成需要越过很高的活化能垒, 是动力学禁阻步骤, 但在反应体系中加入合适催化剂, 改变其反应机理, 有可能使生成CH2(SH)CSH, CH4及CS2的反应易于进行.