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[综合交流] 求助:转振耦合是不是可以严重降低过渡态虚频

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本帖最后由 dnlx 于 2024-6-19 12:23 编辑

我在做一个SN2反应,如果反应物中心基团是甲基(X + CH3Y --> XCH3 + Y),则过渡态虚频波数是600左右;

如果反应物是异丙基(X + CH3-CHY-CH3 --> CH3-CHX-CH3 + Y),找到的过渡态的虚频波数只有几十;然后发现过渡态的X、Y和中心碳原子确实是在沿着反应方向振动,但是两个甲基也同时在发生转动,看起来是这种转动耦合了过渡态的振动,造成后者虚频的频率降低。现在正在模拟IRC。

我的问题是:
1)甲基和异丙基两种情况的虚频相差这么多,是否合理?文献或许有例子,但是没查到。
【修改——找到例子了:“they all show a transition state with a low imaginary frequency (−24 cm–1) corresponding to a rotational vibration which involves the isopropyl cation as a whole and a rotation of the methyl group that interacts with the benzene ring”
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jp211731j

2)如果异丙基对应的过渡态合理,这时是否可以按照通常的过渡态方法来计算自由能垒和反应速度?疑问之处是,转动对应的低频因为成为虚频而不计入熵的计算,会高估自由能垒;而且虚频振动被耦合之后,又会低估隧穿效应。

多谢解答!

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发表于 Post on 2024-6-19 17:39:10 | 只看该作者 Only view this author
甲基旋转应该是虚频小的结果,而不是原因。因为虚频小,接近甲基旋转的频率,所以虚频振动和甲基转动发生较强的耦合。
至于虚频小的原因,可能是因为对于异丙基,机理在由SN2向SN1变化。设想一下,如果是SN1机理,那么R-Y解离成R+和Y-,没有过渡态或过渡态虚频很小(因为过渡态处于R和Y几乎完全解离的区域);X和R复合的虚频也同样很小。现在假设机理从SN1连续过渡到SN2,那么必然存在一个中间状态,两步反应合为一步,但这一步的虚频仍然很小。

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