摘要
吲哚作为一种重要的有机原料和化工产品在工业、农业和医药业等方面有着非常广泛的应用.近年来合成吲哚的方法日趋完善,尤其以苯胺和乙二醇生成的吲哚的反应最为经济.它不仅原料价格低廉、操作工艺简单,而且在反应过程中没有生成对环境造成污染的物质.本文依据传统过渡态理论,研究了苯胺和乙二醇生成吲哚的反应机理,并计算了各反应的速率常数,得出了该反应的主反应通道.主要结果如下:1.根据实验检测到的产物为吲哚、水和氢气,认为反应经历了脱水和脱氢的步骤,设计了四条可能的反应通道.2.用GUASSIAN98程序中的密度泛函B3LYP/6-31G*方法优化得到了各反应物、中间体、过渡态和产物的构型.3.阐述了各反应通道的可能反应路径,并对各反应通道进行了计算,找出了每个反应通道中基元反应的可能过渡态,给出了各反应的活化能.4.对我们所找的过渡态做虚振动模式分析,确认反应路径上的各过渡态为真的过渡态,进一步用B3LYP/6-31G*做IRC(内禀反应坐标)分析,对反应路径上的各过渡态进行了进一步的确认.5.用TST方法计算了在300-1000K温度范围内各反应的速率常数.从计算结果可以看出:随温度升高,反应速率常数增大,说明反应越来越容易发生;(1)反应为反应的主反应通道,当温度接近600K时,经过渡态TS1的基元反应为该反应的决速步.6.金属Ag催化苯胺和乙二醇生成吲哚的反应中,决速步中首先是反应物乙二醇吸附在金属Ag的表面,而不是苯胺吸附在金属Ag的表面,接着苯胺中的N7进攻乙二醇Ag的复合物中的C15,经过渡态TS1的活化能为31.5kcal/mol,比不加催化剂的过渡态TSl低26.5kcal/mol,说明催化剂在决速步中确实降低了反应的活化能,加快了反应的速度,在反应中起了非常重要的作用.
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