《表6 5[Cor-Mn]催化CO2还原反应的反应物、过渡态和产物复合物分子结构的部分键长Tab.6 Selected Bond lengths of the structures of the re

《表6 5[Cor-Mn]催化CO2还原反应的反应物、过渡态和产物复合物分子结构的部分键长Tab.6 Selected Bond lengths of the structures of the re   提示:宽带有限、当前游客访问压缩模式
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《锰咔咯催化CO_2还原生成HCOOH的理论研究》


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五重态的反应过程的具体分析:开始,锰咔咯与反应物底物H2和CO2形成弱相互作用的反应复合物.从表5也可以看出,在反应复合物中,四个N原子的电荷分别为-0.668|e|、-0.709|e|、-0.709|e|、-0.670|e|,Mn35原子的电荷为0.987|e|,与五重态锰咔咯中的对应原子电荷近似相等.CO2中分子C原子的电荷为0.678|e|,两个O原子的电荷分别为-0.308|e|、-0.301|e|,近似的保持了对称性.H2分子中两个H原子的电荷分别为0.014|e|和-0.019|e|,近似为中性.这些数据都表明在反应复合物中,分子之间的相互作用比较弱,接下来,随着反应的进行,氢气分子中H40进攻CO2中O原子.H39进攻锰咔咯中的锰原子,由表6与图5可以看出,H-H键由0.074 3nm增长到0.116 0nm,CO2由直线型变成折线型,且与H相连的C36-O37键也略有增长,另一C36-O38键长几乎不变,形成过渡态,其虚频振动模式为H-H键断裂,H-O键形成,反应的能垒为80.9kcal/mol.通过过渡态,H40原子与O37原子成键,键长为0.097 3nm,与羟基键的理论值0.096 1nm很接近[34].与Mn原子相连的H39转移到C36上,形成键长为0.110 1nm的C-H单键,与理论值0.110 8nm非常接近[34].同时C36-O37键进一步增长达0.133 6nm,接近C-O单键的理论值0.142 4nm[34],另一C36-O38双键反应过程几乎不变,最终形成HCOOH分子,反应需要吸收11.3kcal/mol的热量.整个反应过程,锰原子从反应复合物,经过渡态到产物复合物,其电荷相应变化为0.987|e|#0.902|e|#1.007|e|,说明锰参与了反应的电荷传递,促进反应的顺利发生.