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寻找硝化反应过渡态出错,发现两个分子逐渐远离,不知道为什么?

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发布时间: 2021-11-1 09:01

正文摘要:

老师,您好,请教一个过渡态的问题, 初猜和输出文件的optimization如下,反应为NO2+进攻酰胺的N原子,NO3-的氧原子进攻羰基C原子,生成硝胺和乙酰硝酸酯,但是跑完ts后输出文件中显示l9999错误。而且还没有形成产物 ...

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wuli花雪 发表于 Post on 2021-12-7 14:00:02
北大-陶豫 发表于 2021-11-3 10:09
酰胺质子化后酰胺N的孤对还是共轭的,但是硝酸根进攻羰基之后酰胺氮就不共轭了

老师您好,我用质子化的羰基与硝酸根做优化,发现酰胺的氮原子mulliken电子反而减小了,请问这样合理吗
wuli花雪 发表于 Post on 2021-11-4 08:58:51
liyuanhe211 发表于 2021-11-4 03:58
假设三分子过渡态和分步过渡态都独立存在,键连关系(键级)键角二面角全不一样,调整初猜就可以分别得到 ...

谢谢老师,我查了下键级的定义,我理解是要想用NO2+络合的中间体,由于键级相比未成键的三分子大,所以初猜NO2+与DMA应该更近,然后再算NO3-进攻的过渡态
liyuanhe211 发表于 Post on 2021-11-4 03:58:00
wuli花雪 发表于 2021-11-3 20:39
老师您好,我现在在先用NO2+与DMA反应,这会形成带一个正电荷的中间体,然后再用NO3-进攻这个中间体的羰 ...

假设三分子过渡态和分步过渡态都独立存在,键连关系(键级)键角二面角全不一样,调整初猜就可以分别得到。(不过要排除二叉势能面的情况)
wuli花雪 发表于 Post on 2021-11-3 20:39:32
liyuanhe211 发表于 2021-11-1 13:37
没有特殊实验证据不应该假设反应是trimolecular transition state.可以先找到NO2+与之反应的中间体结构,再 ...

老师您好,我现在在先用NO2+与DMA反应,这会形成带一个正电荷的中间体,然后再用NO3-进攻这个中间体的羰基氧原子,生成硝胺和乙酰硝酸酯,但用TS算过渡态的时候跟之前三分子模拟是一样的,请问该怎么做才会有区分
liyuanhe211 发表于 Post on 2021-11-3 17:16:32
北大-陶豫 发表于 2021-11-3 10:09
酰胺质子化后酰胺N的孤对还是共轭的,但是硝酸根进攻羰基之后酰胺氮就不共轭了

也就是你觉得反应机理如下:
酰胺--(质子)->氧原子质子化的酰胺--(硝酸根)->氧原子质子化的乙酸硝酸酯+二甲胺负离子--->乙酸硝酸酯+二甲胺--(NO2+)->乙酸硝酸酯+二甲基硝基胺。

也就是硝酸的亲核加成过程没有NO2+的辅助,根据我的理解应该很难发生,否则将乙酰胺与硝酸反应就可以直接得到乙酰硝酸酯。
北大-陶豫 发表于 Post on 2021-11-3 10:09:11
liyuanhe211 发表于 2021-11-3 08:44
酰胺质子化后酰胺N的孤对还是共轭的,H+结合是O的p电子,导致酰胺氮的亲核性其实更弱了。

酰胺质子化后酰胺N的孤对还是共轭的,但是硝酸根进攻羰基之后酰胺氮就不共轭了
liyuanhe211 发表于 Post on 2021-11-3 08:44:23
北大-陶豫 发表于 2021-11-2 10:41
那不正好,先质子化,增加了羰基的活性,然后硝酸根进攻,这样酰胺氮正好没了共轭,更容易结合 NO2+

酰胺质子化后酰胺N的孤对还是共轭的,H+结合是O的p电子,导致酰胺氮的亲核性其实更弱了。
wuli花雪 发表于 Post on 2021-11-2 11:25:39
北大-陶豫 发表于 2021-11-2 10:41
那不正好,先质子化,增加了羰基的活性,然后硝酸根进攻,这样酰胺氮正好没了共轭,更容易结合 NO2+

是的,谢谢老师,我的底物位阻更大,在没有质子酸的条件下底物上的乙酰胺不能硝化,而有质子酸后可以催化。所以我先用更简单的DMA做底物,算有无质子酸催化反应的活化能,之后再算我本来的底物两种反应的活化能
北大-陶豫 发表于 Post on 2021-11-2 10:41:35
wuli花雪 发表于 2021-11-2 08:26
老师您好,底物有个羰基,我能先把质子与羰基氧先结合,再算过渡态吗,我的需求就是证明有氢质子,更易于 ...

那不正好,先质子化,增加了羰基的活性,然后硝酸根进攻,这样酰胺氮正好没了共轭,更容易结合 NO2+
wuli花雪 发表于 Post on 2021-11-2 08:38:48

好滴,谢谢老师,我试一下先用NO2+进攻,然后NO3-再进攻
wuli花雪 发表于 Post on 2021-11-2 08:26:52
wzkchem5 发表于 2021-11-1 22:10
质子必须和其他分子结合,例如和溶剂结合生成H2NO3+,或者和反应物、产物结合等

老师您好,底物有个羰基,我能先把质子与羰基氧先结合,再算过渡态吗,我的需求就是证明有氢质子,更易于硝化
liyuanhe211 发表于 Post on 2021-11-2 04:46:32
wuli花雪 发表于 2021-11-1 21:12
您好,按照有机机理来说应该是硝酰阳离子先进攻酰胺的N,然后硝酸根的氧原子进攻羰基C,不过文献中是以三 ...

文献不合理。
wzkchem5 发表于 Post on 2021-11-1 22:10:50
wuli花雪 发表于 2021-11-1 14:15
您好,硝化剂是N2O5,然后在极性溶液中有效的硝化剂是应该就是NO2+,请问在无水的条件下,质子能单独存在 ...

质子必须和其他分子结合,例如和溶剂结合生成H2NO3+,或者和反应物、产物结合等
wzkchem5 发表于 Post on 2021-11-1 22:09:27
wuli花雪 发表于 2021-11-1 14:12
您好,按照有机机理来说应该是硝酰阳离子先进攻酰胺的N,然后硝酸根的氧原子进攻羰基C,不过文献中是以三 ...

有的文献画成三分子,只是起示意作用,不代表实验真的排除了两分子反应。
比如说A+B+C变成ABC,有的实验文章因为不知道是哪两个反应物先反应,但是不管谁先和谁反应,对文章主旨都没什么影响,所以干脆就不细究了,机理把A+B+C -> ABC画成一步。此时只要实验文章没明确说每一步都是基元反应,你就不能说这样画是错的。但是你做计算不能这么算,计算每步都必须是基元反应,所以起码还要考虑A+B、B+C、C+A这些双分子反应途径,确定所有双分子途径都比三分子困难,才能下结论说是三分子途径

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