柔性扫描寻找乙酸质子化苯醛的过渡态问题

downpuor · 发表于 Post on 2026-6-17 19:09:09

本帖最后由 downpuor 于 2026-6-17 19:11 编辑

各位老师好，我的反应主要是涉及乙酸催化苯醛和苯胺脱水生成席夫碱的过程。反应机理推导为乙酸先质子化苯醛的羰基氧，而后苯胺在和质子化的苯醛反应。根据柔性扫描的结果找到了乙酸质子化苯醛的能量最高点，符合我对过渡态的预期结构（如图1），且扫描左右两端也符合反应物和生成物的趋势。后续将改结构继续用于过渡态搜索的时候，最后优化的结果却完全跟扫描结果无关，虚频出现位置不是预期的过渡态附近而是乙酸的甲基上（图2）。请问这个需要怎么解决呢？（柔性扫描和过渡态文件如附件TS.rar）
此外该反应涉及的基元反应所参与的分子不同，因此可能后一步的基元反应的反应物，无法对应前一步基元反应的生成物。例如A+C→D D+B→E+F E脱水。基元反应1的生成物为D，基元反应的反应物为D+B，生成物为E+F，基元反应3的反应物只有E。计算自由能差值绘制自由能垒的时候，是将不参与反应的分子同时加上吗，例如分别计算A,B,C分子的自由能，GTS1+GB-(GA+GB+GC)即作为基元反应1的能垒？

KazusaT · 发表于 Post on 2026-6-18 01:13:47

本帖最后由 KazusaT 于 2026-6-18 09:54 编辑

1. 为什么不加溶剂。为什么要算这一步的过渡态。酸催化醛和胺生成亚胺的反应里质子化（或者形成酸-醛复合物）这一步可以直接作为快平衡处理吧。
2. 每一步的自由能垒是独立的，例如A+C→D的能垒是TS1-A-C， D+B→E+F的能垒是TS2-B-D。

sai77 · 发表于 Post on 2026-6-18 08:23:02

你这扫描的产物端，羧酸根都加成到羰基上了，这机理能对吗？而且扫描用pm7，优化直接上到dft，很大概率过渡态找不对。
这步反应是协同的过程，氨进攻羰基碳的同时，质子通过羧酸进行传递，参考我附件里的建模。

wzkchem5 · 发表于 Post on 2026-6-18 09:27:27

有机化学书上说的先质子化然后胺再进攻，往往只是简单的画法，实际经常是酸只和醛形成氢键，质子并没有转移过去，胺进攻羰基时质子再转移过去。后续反应步骤里何时质子从哪里转移到哪里，哪里质子真的转移了哪里只形成氢键，课本和实际也往往不一样，因为课本画的机理往往是几十年前的实验化学家用纯实验手段推测的，有一些细节即使搞清楚了，对实际合成的帮助也不大，所以就没花很大精力搞清楚，画个和已有实验数据不矛盾的机理就完了

downpuor · 发表于 Post on 2026-6-22 10:01:22

KazusaT 发表于 2026-6-18 01:13
1. 为什么不加溶剂。为什么要算这一步的过渡态。酸催化醛和胺生成亚胺的反应里质子化（或者形成酸-醛复合物 ...

那么老师绘制连续的反应自由能垒阶梯图的时候的 A+C→D， D+B→E+F。是直接从中间体D过渡到D+B吗？类似于下图

downpuor · 发表于 Post on 2026-6-22 10:04:14

sai77 发表于 2026-6-18 08:23
你这扫描的产物端，羧酸根都加成到羰基上了，这机理能对吗？而且扫描用pm7，优化直接上到dft，很大概率过渡 ...

好的老师我试试

downpuor · 发表于 Post on 2026-6-22 10:04:31

wzkchem5 发表于 2026-6-18 09:27
有机化学书上说的先质子化然后胺再进攻，往往只是简单的画法，实际经常是酸只和醛形成氢键，质子并没有转移 ...

好的谢谢老师

KazusaT · 发表于 Post on 2026-6-22 15:15:35

downpuor 发表于 2026-6-22 10:01
那么老师绘制连续的反应自由能垒阶梯图的时候的 A+C→D， D+B→E+F。是直接从中间体D过渡到D+B吗？类似于 ...

如果你想展示D+B ---> D-B(D-B表示两个分子形成的复合物)这一步的能量变化或者这一步比较重要，可以这样画
如果不重要的话你可以用一个箭头表示此处有另一个分子B参与进来
你可以找点文章看一看他们的反应自由能图是怎么画的

downpuor · 发表于 Post on 2026-6-22 20:54:58

KazusaT 发表于 2026-6-22 15:15
如果你想展示D+B ---> D-B(D-B表示两个分子形成的复合物)这一步的能量变化或者这一步比较重要，可以这样 ...

老师我看自由能台阶图绘制往往把反应物归为零，那么对于D+B这种新加进反应物的情况，后续是不是也应该把D+B重新归零作为基准？

KazusaT · 发表于 Post on 2026-6-22 23:27:53

downpuor 发表于 2026-6-22 20:54
老师我看自由能台阶图绘制往往把反应物归为零，那么对于D+B这种新加进反应物的情况，后续是不是也应该把D ...

我不知道你说的重新归零是什么意思
就你贴出来的这张图，CP3 ---> CP4这一步的能垒是TS3-(CP3+9)=16.9，以CP1作为0，CP3是-10.5，所以TS3是6.4

downpuor · 发表于 Post on 2026-6-23 13:37:24

KazusaT 发表于 2026-6-22 23:27
我不知道你说的重新归零是什么意思
就你贴出来的这张图，CP3 ---> CP4这一步的能垒是TS3-(CP3+9)=16.9， ...

老师这张图的标注的9就是代表和CP3共同作为反应物的物质吗？我的抑或点在于新加入反应物后是否还能以最初的CP1作为基准0

KazusaT · 发表于 Post on 2026-6-23 17:30:47

downpuor 发表于 2026-6-23 13:37
老师这张图的标注的9就是代表和CP3共同作为反应物的物质吗？我的抑或点在于新加入反应物后是否还能以最初 ...

1. 我理解这张图是这个意思
2. 表示的是反应过程中能量的变化，而非每一个物质的能量，我的理解是并不是以“CP1的能量”作为0，而是以“最初只有CP1的状态”作为0

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