采用密度泛函理论(DFT)研究了钯催化苯乙烯与N-氟代双苯磺酰胺反应机理.在B3LYP/6-311+G*基组水平上对反应过程中所有反应物、过渡态、中间体以及产物的几何构型进行了优化,通过能量和振动分析确认了过渡态的真实性;并且在相同基组水平上应用自然键轨道(NBO)和分子中的原子(AIM)理论分析了这些化合物的成键特征和轨道间的相互作用.研究发现了两条可能的反应通道IA与IB,其控制步骤活化能分别为17.81 k J.mol-1、56.04k J.mol-1,由以上比较结果可以看出,IA通道具有较低的活化能,即IA通道为整个反应的最优反应通道,与实验结果一致.此外我们还研究了溶剂对反应的影响.
本文对53种N_nH_n(n=3～7)氮氢化合物进行了理论计算,应用自然键轨道理论(Nature Bond Orbital,NBO)和分子中的原子理论(Atoms In Molecules,AIM)分析了化合物的成键特征、相对稳定性.氮原子孤对电子与氮氮键以及氮氮键相互之间的超共轭作用是影响氮氮键长的重要因素.采用原子基团法,比较了化合物的原子基团能量和原子基团生成热.通过预测53种化合物的稳定性,找出了氮氢化合物的稳定性与结构之间的一些规律,为预测氮氢化合物的稳定性提供了新的方法和新的数据.
采用B3LYP/6-311＋G＊＊和MP2/6-311＋G＊＊方法,研究了卤素离子与卤代苯气相SNAr反应（Ar Y＋X-=Ar X＋Y-,X,Y=F,Cl,Br和I）。结果显示,气相里除了X=Y=F反应为分步路径外,其余反应通道都是协同SNAr机理;F离子进攻卤苯SNAr反应无论从动力学（总能垒ΔGb=9.0~17.3 k J/mol）还是热力学上来说都很容易进行,然而Cl、Br和I离子进攻的反应,其MP2吉布斯自由能垒（ΔGb）高达91.3-202.5 k J/mol,因此在气相里很难发生;另外,标题反应的反应性可以通过卤素离子质子亲和能（PA）、最高占据轨道能（EHOMO）、Mulliken电负性（χ）以及Wiberg键级（BO）与NPA电荷（Q）来分析,其中,过渡态里C─Y键的断裂是引起反应能垒升高的主要因素,亲核试剂的亲核能力主要由EHOMO控制,而卤素离子的离去能力由其PA或χ决定。
