O(<'3>P)原子与不饱和烃的系列反应以及草酰氯类分子光解离反应的研究

来源 :中国科学院化学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lujiadong930
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采用步进扫描时间分辨傅立叶变换红外发射光谱(TR-FTIR)研究了氧原子与不饱和烃的反应,草酰氯和草酰溴的光解反应,获得了振动激发态产物的高分辨光谱。配合量子化学的理论计算对氧原子与丙炔的反应机理进行了深入的研究与探讨。主要内容如下:   1.氧原子O(3P)与一系列末端烯烃的反应   利用步进扫描TR-FTIR光谱技术系统地表征了O(3P)与一系列末端烯烃反应的甲醛通道。观察到产物CO、CO2和H2CO的红外发射光谱,其中H2CO是初级反应产物,而CO和CO2是次级反应产物。随着烯烃由C2H4、C3H6、1-C4H8、iso-C4H8到1-C5H10变化,作者发现甲醛通道分支比逐渐增加。作者提出通过3,2位氢原子转移生成甲醛的反应机理,可以很好地解释这一变化趋势。同时,作者探讨了影响甲醛生成的三个因素:反应焓变、取代基空间位阻效应和C3-H键键能。   2.氧原子O(3P)与丙炔的反应   从理论和实验两方面研究了O(3P)+CH3CCH反应的产物通道和反应机理。理论计算结果表明,反应开始于氧原子亲电加成到叁键的碳原子上,生成三重态羰基卡宾化合物3CH3CCHO或3CH3COCH,而后可以发生直接解离,H转移或系间窜越,并最终产生多个可行的反应通道。   实验上,利用TR-FTIR光谱技术,探测到了振动激发的产物CO。根据光谱拟合得到CO的平均振动能为6.2 kcal mol-1,与C2H4(IA)+CO通道的统计分配模型相符。结合当前的理论计算结果,可以得出如下结论,产物CO主要由三重态羰基卡宾3CH3CCHO系间窜越到单重态甲基乙烯酮1CH3CHCO后直接解离生成。   3.草酰氯的355 nm激光光解   实验中作者观察到了CICOCO自由基和高振动激发的光解产物CO(v≤5)。结合光强指数,提出了顺序解离和大爆炸解离模型,CICOCO来自于单光子过程,由草酰氯分子释放一个Cl原子后生成。CICOCO再吸收一个光子或者通过碰撞传能获得能量而发生解离而生成CICO和CO,CICO继续解离生成Cl和CO。另一方面,CICOCOC1也可能同时吸收两个355 nm光子而同时断裂C-C键和两个C-Cl键同时生成两个CO和两个CI。   4.草酰溴的193 nm激光光解   利用时间分辨的傅立叶变换红外发射光谱技术研究了草酰溴(BrCO)2的193nm激光光解反应。实验中作者只观察到了高振动-转动激发的光解产物CO(v≤8,J≤67),并通过光谱拟合得到了CO的振动布居、振动温度及平均振动能。草酰溴在吸收一个193 nm光子后发生n→σ*跃迁,断裂一个C-Br和一个C-C键发生三体分裂生成快速的Br、快速的高振动-转动激发的CO和慢速的BrCO。生成的BrCO不稳定,迅速发生解离生成Br和低振动.转动激发的CO。此外,我们还观察到一个有趣的振动自激发现象,就是随着反应时间的延迟,高振动激发的CO布居数越来越高,具体的机理还有待今后的研究进一步证实。
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