气相过渡金属离子与有机分子若干基本反应的理论研究

金属离子与有机分子反应是大气化学、生命、表面、催化等过程的基础。本申请拟在已发表的实验数据基础上，利用Gaussian03、Gamess、NBO5.0和AIM2000等软件包系统地研究气相过渡金属离子与含杂原子(N和O等)有机分子的脱氢分子、脱烷烃、脱烯烃反应的机理，研究过渡金属离子催化氧原子转移反应机理。通过结构优化结合NBO和AIM分析，认识金属离子与这些有机分子复合的结构、结合能及其本质特性以及反应路径中其它重要极小值的结构及其本质；借助精确的单点能计算和频率计算，定量描绘反应势能面。通过系统的研究，总结上述各反应的最优路径，认识基团取代（如含杂原子基团、烷基和烯基等）、金属离子电子组态、系统间交叉对上述反应的影响，以达到深入地认识金属有机化学中这几类重要反应机理的目的。

利用量子化学方法结合MO、NBO、AIM等分析手段研究了过渡金属离子与含氮分子（甲胺等）、含氧分子（甲醇、乙醇、环氧乙烷等）的脱氢、脱烯烃等反应机理，过渡金属离子催化氧原子转移反应（N2O/C2H6等）机理以及过渡金属离子激发小分子的配体效应（如：Br、OH、CO、CS、H2O等配体）。通过系统的研究，认识了金属离子与这些有机分子结合的结构、结合能和其本质特性以及反应路径中其它重要极小值的结构和本质；定量描绘了上述反应的势能面，揭示了反应机理，确定了影响反应速率的关键步骤；认清了金属离子种类、金属离子电子组态、势能面系统间交叉、基团取代（如N、O含杂原子基团、烷基等）、金属配体（如Br、OH开壳层和CO、CS、H2O闭壳层配体）对上述反应的影响；并解释了相关实验结果，得到了一些新的有意义的结果。