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Gaussian计算如何考虑动力学同位素效应?

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发布时间: 2023-6-25 15:34

正文摘要:

本帖最后由 九月九 于 2023-6-25 15:39 编辑 各位老师好,我计算一个反应,如图: 找到这个反应的过渡态,其中涉及到H的转移。 实验考虑同位素效应发现,CH3OH没有被D代之前,反应快;被D代之后,反应慢。我计 ...

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wzkchem5 发表于 Post on 3 day ago
ljh123 发表于 2024-11-24 14:27
老师请问关于"常温下KIE>7说明有隧穿的贡献”是否有相关文献给出结论呢?我实验测出来氢的KIE在2左右,在 ...

注意我说的是KIE>7说明有隧穿,不是KIE<7说明没隧穿。
如果不考虑隧穿的话,KIE基本就是零点能贡献的。振动频率越高,零点能越大。含氢的分子,振动频率最高的情况基本上就是O-H键(H-H、H-F键遇到的情况比较少),频率3600个波数左右。由这个计算室温下KIE的贡献,大约就是7。
所以室温下KIE超过7,说明不依赖隧穿无法完全解释KIE。但KIE不超过7未必意味着隧穿可以忽略
ljh123 发表于 Post on 3 day ago
wzkchem5 发表于 2023-6-25 17:29
常温下KIE>7一般说明有隧穿的贡献,光靠过渡态理论算不准,需要用polyrate、kisthelp等软件计算隧穿系数

老师请问关于"常温下KIE>7说明有隧穿的贡献”是否有相关文献给出结论呢?我实验测出来氢的KIE在2左右,在理论计算中没有考虑氢的隧穿效应,结果审稿人认为我在计算时应该考虑。
九月九 发表于 Post on 2023-6-25 17:59:51
wzkchem5 发表于 2023-6-25 17:29
常温下KIE>7一般说明有隧穿的贡献,光靠过渡态理论算不准,需要用polyrate、kisthelp等软件计算隧穿系数

好,我看看这两个软件
wzkchem5 发表于 Post on 2023-6-25 17:29:58
九月九 发表于 2023-6-25 10:20
多谢您的解释!实验上反应速率大概差了10倍左右,我用阿伦尼斯方程算了一下,能垒大概差1.36 kcal/mol

常温下KIE>7一般说明有隧穿的贡献,光靠过渡态理论算不准,需要用polyrate、kisthelp等软件计算隧穿系数
九月九 发表于 Post on 2023-6-25 17:20:04
wzkchem5 发表于 2023-6-25 16:30
实验上速率常数差了多少倍?把这个倍数换算成能垒差别,如果远大于或远小于0.4kcal/mol,那才是对不上。
...

多谢您的解释!实验上反应速率大概差了10倍左右,我用阿伦尼斯方程算了一下,能垒大概差1.36 kcal/mol
wzkchem5 发表于 Post on 2023-6-25 16:30:52
九月九 发表于 2023-6-25 09:02
这两个能垒只差了0.4 kcal/mol,不能说明吧

实验上速率常数差了多少倍?把这个倍数换算成能垒差别,如果远大于或远小于0.4kcal/mol,那才是对不上。
“能垒差别小于xxx kcal/mol不能说明速率有差异”是有适用条件的,仅当你比较的两个反应差别较大时才成立。对于反应类型完全不同的反应,例如一个是质子转移、另一个是亲核加成的话,DFT能垒差3kcal/mol以内就已经不太能说明趋势了;对于同一个反应生成两种不同的非对映异构体的过程,因为两个非对映异构体的能垒的误差可以抵消得很好,所以即便差1kcal/mol甚至0.5kcal/mol也常常可以说明问题;同位素效应更是几乎可以说不管差别多小都算有差别,那些做碳同位素效应的人(例如https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.6b09052),经常拿零点零几的KIE差别说事,换算成能垒差别也就不到0.1kcal/mol,照样可以说是有差别。
九月九 发表于 Post on 2023-6-25 16:02:34
wzkchem5 发表于 2023-6-25 15:57
为什么解释不了?这个计算结果不是跟实验挺符合的吗

这两个能垒只差了0.4 kcal/mol,不能说明吧
wzkchem5 发表于 Post on 2023-6-25 15:57:37
为什么解释不了?这个计算结果不是跟实验挺符合的吗

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