对苯二甲酸乙二醇酯降解机理密度泛函的理论研究

采用密度泛函理论方法B3P86/6-31++G(d, p),对对苯二甲酸乙二醇酯一聚体降解反应机理进行了理论研究.设计了对苯二甲酸乙二醇酯一聚体纯热解、水解和醇解、水或醇作为催化剂降解过程的各种可能反应路径,对参与反应的各种中间体、过渡态及产物进行了几何结构优化和频率计算以获得热力学与动力学参数值.计算结果表明:当水或甲醇作为对苯二甲酸乙二醇酯热降解过程中的催化剂时,利用水或甲醇O-H中H提供到对苯二甲酸乙二醇酯一聚体主链酯键中O原子上形成对苯二甲酸,而乙烷基脱掉的H原子与水中羟基(-OH)或醇中甲氧基(-OCH3)结合形成新的水或者甲醇,从而降低对苯二甲酸乙二醇酯热解过程中的反应能垒(251.4 kJ/mol→181.1 kJ/mol(甲醇)和187.5 kJ/mol(水));当水或甲醇作为对苯二甲酸乙二醇酯热降解过程中的反应物参与反应时,利用水或甲醇O-H中H提供到对苯二甲酸乙二醇酯一聚体主链乙烷基旁O原子上形成乙二醇,而水中羟基(-OH)或醇中甲氧基(-OCH3)结合对苯二甲酸乙二醇酯一聚体主链羰基中C原子上形成对苯二甲酸或对苯二甲酸单甲酯,进而达到降低对苯二甲酸乙二醇酯热解过程中的反应能垒(156.4 kJ/mol(醇解)和170.1 kJ/mol(水解)).在反应过程中,无论是水/甲醇催化或是水/甲醇参与反应都能在一定程度上降低对苯二甲酸乙二醇酯一聚体主要基元反应步的反应能垒,使反应更易于进行.

对苯二甲酸乙二醇酯二聚体水/醇/氨解机理的理论研究

采用密度泛函理论B3P86/6-31++G(d,p)方法对对苯二甲酸乙二醇酯二聚体的水/醇/氨解反应机理进行了理论研究。设计了水/醇/氨降解过程的各种可能反应路径,对参与反应的各种中间体、过渡态及产物进行了几何结构优化和频率计算以获得热力学与动力学参数值,分析了对苯二甲酸乙二醇酯二聚体主链酯键中的酰氧键位置水/醇/氨降解的反应机理。结果表明,水/醇/氨解能够降低对苯二甲酸乙二醇酯二聚体主链酯键中的酰氧键裂解的反应活化能,使反应更易于进行,其中水解中主要基元反应步的反应能垒最高约为169.0 kJ/mol,氨解最低约为153.0 kJ/mol,其次是醇解约为155.0 kJ/mol。

2,4-二氯苯氧乙酸代谢中的水解反应机理

2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)是应用广泛的农用除草剂和植物生长素,在它的代谢过程中,涉及多种化学反应.本文采用密度泛函理论B3LYP方法,分别研究了它在代谢过程中的三条水解反应途径的机理.研究结果表明:(Ⅰ)2,4-D水解反应有两种模式,C(1)―O键解离的氢转移和C―Cl键解离的氯被取代.(II)C―Cl键的解离能垒明显低于C(1)―O键的解离能垒,即水解速率较快,反应动力学占优势.在三条反应途径中,途径(2)和(3)优先水解C―Cl键,再水解C(1)―O键.由于受反应速率的影响,不同中间体在降解过程中的浓度有明显区别.(Ⅲ)对于水解反应,采用导体极化连续模型(CPCM)考虑溶剂化效应,可更合理地阐述水解反应机理.

非对称反铂抗癌药物反-异丙胺·间羟甲基吡啶·二氯铂水解机理的理论研究

应用密度泛函理论PBE1PBE方法及CPCM模型计算具有空间位阻的非对称反铂抗癌药反-异丙胺·间羟甲基吡啶·二氯铂的水解反应机理.结果表明,由于空间效应,水分子从垂直于Pt平面四边形配位的方向进攻,其水解反应为水的H,O原子分别与Cl,Pt原子形成平面四边形结构的协同作用结果,Pt的5d电子和Cl的3p电子分别向水的H—O反键轨道离域,O的孤对电子向Pt的价层空轨道或Pt—Cl反键轨道离域,速率决定步骤经过一个近似三角双锥的过渡态完成.随着反应的进行,离域效应增强,Pt与O作用增强,而Pt—Cl键减弱.溶剂化效应使两步水解反应的各反应物、生成物和过渡态的能量较气相时低63.6～386.3kJ/mol,单点能垒较气相反应低约17.1～36.2kJ/mol.从空间位阻较小的异丙基相反方向进攻的反应通道更易进行,其中1B和2B通道活化焓(分别为79.7和87.8kJ/mol)最小,是第一、二步水解反应的主要通道.第二步水解活化能垒远高于顺铂,两步水解活化能垒均高于对称的反铂trans-[PtCl2(i-pra)2].

密度泛函法研究抗癌性钌配合物NAMI-A酸性条件下水解机理

用量子化学密度泛函(DFT)方法,研究了第一个进入临床的抗癌性钌配合物[ImH][trans-RuCl4(DMSO)(Im)](NAMI-A)在酸性条件下的第一步水解反应。气相中,在UB3LYP/(LanL2DZ+6-31G(d))水平上对水解反应中各中间体、过渡态进行几何结构和振动频率的计算与分析。随后,用更高级基组,即在UB3LYP/(LanL2DZ(f)+6-311++G(3df,2pd)水平上进行单点能计算,并采用CPCM模型考虑溶剂化效应。通过计算不仅获得了反应中相关的几何和电子结构特征及详细的反应势能面,还得出酸性条件下,NAMI-A中的DMSO基团易于水解,同时伴随着Cl缓慢水解的结论,这与实验结果相吻合。该研究工作可为深入理解抗癌性钌配合物NAMI-A的水解机理提供有意义的理论参考。

水解酸化工艺高效性的机理研究

异波折板水解酸化反应装置极具高效性,在水力停留时间为4 h时,其SCOD的去除率高达43%.经分析可知,系统的高效性是由于异波折板水解酸化装置的高效传质、系统中微生物的高生化活性以及系统内维持较高的生物量等因素所造成的.

水解产物的判断与水解机理

文章从化学键的极性来判断化学键断裂后与水电离的Ｈ＋、ＯＨ－离子结合成新物质的形式，从而判断水解产物。极化理论对水解反应的解释。

1,2-环丙烷乙酰化糖水解机理的理论研究

采用密度泛函B3LYP方法研究了1,2-环丙烷乙酰化糖在氘代氯仿溶液中的水解反应的详细机理。计算结果表明,当H2O分子从不同方向进攻1,2-环丙烷乙酰化糖分子时,会形成不同的反应途径,当H2O从糖分子的六元环平面下方进攻时,反应为一步反应,环丙烷的开环步骤为反应决速步,生成α构型产物。当H2O从糖分子的六元环平面上方进攻时,反应为两步反应,形成产物的氢迁移步骤为决速步,生成β构型产物。H2O从糖分子平面下方进攻的反应途径在热力学及动力学上都更有优势,1,2-环丙烷乙酰化糖的水解反应更有利于生成α构型产物,计算结果与实验结果一致。

L1 β-Lactamase催化反应机理研究

用混合量子力学和分子力学(QM/MM)方法和密度泛函理论讨论了L1β-Lactamase催化Nitrocefin水解的过程,研究结果表明,反应为多步反应:第一步亲核进攻反应为反应的决速步骤,并且伴随着酰胺键的断裂,第二步反应为质子迁移反应.同时讨论了金属锌在反应中的作用.

杂环反铂(Ⅱ)抗癌药物水解反应机理的DFT研究

用DFT-B3LYP方法和IEF-PCM溶剂化模型研究了反铂抗癌药物trans-[PtCl2(piperidine)(Am)](Am=2-picoline(1),3-picoline(2),4-picoline(3)),trans-[PtCl2(piperidine)(piperazine)](4),trans-[PtCl2(pipera-zine)2](5)and trans-[PtCl2(iminoether)2](6)的水解过程.水解反应是药物与DNA靶分子作用的关键活化步骤.全优化和表征了一水解和二水解反应经由一般的SN2路径过程所有物种的势能面稳定点.结果发现反应过程遵循已经建立的平面正方形配合物的配体取代反应理论,即取代反应通常通过一个三角双锥过渡态结构的铂配体交换反应发生.得到的过渡态结构与以前的相关工作一致,所有反应都是吸热反应;所有体系的二水解能垒都高于一水解.与顺铂相比,这些配合物都有更快的水解反应速率;并与以前类似的反铂配合物的研究做了比较.研究结果提供了这些配合物水解反应过程的详细能量变化,对理解药物与DNA靶分子的作用机理和新型反铂抗癌药物的设计有帮助.

NAMI-A乙基取代衍生物水解机理的DFT研究

采用密度泛函理论(DFT)方法,并结合导体极化连续模型(CPCM)研究了[(N-EtIm)H][trans-RuⅢCl4(DMSO)(N-EtIm)](N-EtIm=N-乙基咪唑)分别在中性及酸性条件下的水解反应过程.同时,为提高溶剂化能的精确度,在中性条件下水解反应的计算中采用3个水分子的溶剂化模型.计算得到水解反应过程中相应的结构特征和详细的热力学能量及速率常数.首先,在中性条件下,对于第一步水解,液相中配合物的活化能垒为109.9kJ/mol,速率常数为3.3×10-7 s-1,与实验中测得的第一步水解反应的速率常数(4.4×10-7 s-1)一致.对于第二步水解,反应的活化能垒为117.9kJ/mol,这符合实验中观察到的第二步水解比第一步水解反应慢的现象.其次,计算结果表明,酸性条件下,DMSO基团易于水解,Cl-水解困难,这也与实验结果相吻合.