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Criegee中间体CH3CHOO与H2O反应机理及酸催化效应
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O643.1[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:陕西省大分子科学重点实验室陕西师范大学化学化工学院,西安710119
  • 相关基金:国家自然科学基金(21473108,21473107),陕西省重点科技创新团队基金(2013KCT-17)和中央高校基本科研业务费专项资金(JK201601005)资助项目
中文摘要:

采用CCSD(T)//B3LYP/6-311+G(d,p)方法研究了H2O及甲酸等6种有机酸对CH3CHOO与H2O加成反应的催化作用。结果表明,非催化反应存在双质子迁移和加成反应2条通道,其中加成反应为优势通道。其加成机理为H2O中OH加到CH3CHOO的α-C上,同时H2O中另一个H迁移到CH3CHOO的端O上。催化剂H2O及有机酸以氢键复合物的形式参与反应促进了H质子转移,可降低基元反应能垒和表观活化能,且催化效应与有机酸的强度成正比。例如,当分别用H2O(p Ka=15.7)、甲酸(p Ka=3.75)和草酸(p Ka=1.23)催化时,生成syn-HAHP的基元反应能垒由非催化的69.12 k J·mol-1分别降至40.78、18.88和10.61 k J·mol-1。非催化反应具有正的表观活化能,而所有催化反应则均具有负的表观活化能。

英文摘要:

The catalytic effect of H2O and six kinds of organic acids (e.g., formic acid) on the reaction of CH3CHOO with H2O is studied at the CCSD(T)//B3LYP/6-311+G(d,p) level. The results reveal that two possible channels exist as the double proton transfer and addition, of which the latter dominates for the non-catalytic reactions. For the additions, the OH of water is added to the α-C of CH3CHOO, and the H atoms migrate to the end oxygen atoms. Catalysts such as H2O and organic acid can form a hydrogen-bonded complex with CH3CHOO, which promotes the H transfer and thus significantly reduces the elementary reaction energy barrier and apparent activation energy when compared with that of the non-catalytic reaction. The catalytic effect is proportional to the strength of the organic acids. For example, for the formation of syn-HAHP catalyzed by H2O (pK, = 15.7), formic acid (pK, = 3.75) and oxalic acid (pKa = 1.23), the energy barrier is reduced from 69.12 to 40.78, 18.88 and 10.61 k J·mol -1, respectively. In addition, the non-catalytic reaction has a positive activation energy, whereas the catalytic reactions have an negative apparent activation energy.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781