摘要：本文利用M06-2X/6-311++G(d,p)方法，研究了Cl原子与trans-CF3CH =CHCl在O2存在下气相反应的反应机理。在M06-2X/6-311++G(d,p)水平下绘制了标题反应的势能面曲线，计算结果表明：反应的主要产物是CF3CHO和HC(O)Cl。这与实验观察到的结果是一致的。本文的计算较好的解释了实验上观察到的主要产物的历程。50999

毕业论文关键词：：trans-CF3CH =CHCl；Cl原子：O2分子：反应机理：M06-2X

Investigation on the reaction mechanisms for the reaction of Cl atom with trans-CF3CH=CHCl in the atmosphere

Abstract: In this article，we use the M06-2X/6-311++G(d,p) method to study reaction mechanisms of reaction of Cl atom with trans-CF3CH=CHCl in the presence of O2 . We draw the curve along the potential energy surface for the title reaction at the M06-2X/6-311++G(d,p) level of theory. The calculation results show that The main products of the reaction are CF3CHO and HC(O)Cl. This is in agreement with the experimental results. The calculation of this paper is a good explanation of the process of the main product for the experimental observation.

Keywords: trans-CF3CH =CHCl；Cl atom； O2 molecule； Reaction mechanism；M06-2X

一、引言

由于氯氟碳化合物(CFC，含氯氟烃)释放到大气[1,2]中对大气造成的不良环境影响，导致国际社会上正在努力寻找可以替代这些化合物并且环境可接受的替代品。而保护臭氧层一直是这些努力的中心，有关全球气候变化的担忧正日益成为重要的考虑因素，所以在选择替代化合物方面尤其看重对大气寿命和辐射特性的影响。

饱和氢氟碳化合物(HFCs)，如CH2FCF3(HFC -134)，已成为广泛使用的CFC替代品。饱和氢氟碳化合物不含有氯，不会导致氯催化破坏平流层臭氧[3]。在空调应用方面，不饱和的氢氯氟碳化合物已逐渐发展成为替代氯氟碳化合物(含氯氟烃）的替代品。之前任何大规模的工业领域都要使用大气化学的评估，因此这些化合物是影响环境的重要因素。为了解决这个需要，大气化学开始了对trans-CF3CH=CHCl的调查。福特汽车公司(Ford)在哥本哈根大学(Copenhagen)使用烟雾室/傅里叶变换红外(FTIR)技术对氯原子和臭氧与trans-CF3CH=CHCl的气相动力学反应进行了测定。在福特公司进行的标题化合物的红外光谱分析，和OH自由基气相反应动力学进行了测定。

2008年，Andersen等人[4] 利用长路径傅里叶变换红外（红外）-烟雾箱技术研究了氯原子、OH自由基、及O3与trans-CF3CH=CHCl的气相反应，所测得的速率常数值分别为：k(Cl +trans-CF3CH=CHCl) =(5.22±0.72)×10−11cm3分子−1 s−1, k(OH+trans-CF3CH=CHCl)=(4.40±0.38)×10−13 cm3分子−1 s−1，k(O3+ trans-CF3- CH=CHCl) = (1.46±0.12)×10−21 cm3 分子−1 s−1。同时对trans-CF3CH=CHCl的红外光谱进行了报告。通过与羟基自由基的反应，trans-CF3CH=CHCl的大气寿命被确定为大约26天。trans-CF3CH=CHCl使全球变暖的潜在可能性在100年的时间跨度内约为7.

二、计算方法

本文利用密度泛函理论(DFT)中的M06-2X方法[5,6]，在6-311++G(d,p)基组[7]水平上对O2存在下，Cl原子与trans-CF3CH =CHCl反应中所涉及到的所有驻点包括反应物、中间体、产物和过渡态的几何平衡构型进行了优化，在M06-2X/6-311++G(d,p)理论水平下计算了所有驻点的振动频率及各驻点的总能量和相对能量，在此基础上对所有物种的频率进行了分析，对过渡态来说，有且只有一个负频，而其他物种的振动频率全部为正值。本文还对所有过渡态都进行了内禀反应坐标（IRC）扫描[8,9]，以判断各过渡态是否连接了指定的反应物和产物。

本篇文章所有计算工作均是在Gaussian09W程序包[10]上完成。 大气中trans-CF3CH=CHCl与Cl原子反应机理的研究:http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_54478.html