CHF2CH2OH与OH自由基气相反应动力学的研究

菜单

摘要：利用DFT中的BHandHLYP/6-311++G(d,p)方法，对CHF2CH2OH与OH自由基气相H-抽取反应的反应机理进行了理论研究。寻找了多条H-抽取反应途径，优化了各反应途径中所有驻点的平衡几何构型，构建了反应的势能面剖面图。计算结果表明，反应的主要产物是：CF3CHOH+H2O。69228

毕业论文关键词：2,2-二氟乙醇(CHF2CH2OH)、OH自由基、气相反应机理、BHandHLYP/6-311++G(d,p)

Investigation on the kinetics of gas phase reactionof CHF2CH2OH with OH radical

Abstract: The gas phase H-abstract reaction mechanisms of CHF2CH2OH with OH radical have been theoretically studied using the method BHandHLYP/6-311++G(d,p) of DFT. A number of H-abstract reaction pathways have been searched and the equilibrium geometries of all stationary points of each reaction pathway have been optimized. The profile of potential energy surface of the reaction of CHF2CH2OH with OH radical has been constructed at the BHandHLYP/6-311++G(d,p) level of theory. The computational results show that the major products of the title reaction are CF3CHOH and H2O.

Keywords: 2,2-difluoroethanol (CHF2CH2OH); OH radical; Gas phasereaction mechanism; BHandHLYP/6-311++G(d,p).

1 前言

在《蒙特利尔协议》下，关于消耗臭氧层物质，国际淘汰破坏臭氧层化合物的生产和使用，并且它的随后的修正和调整已经促进相当多潜在化学替代物的大气性质上的研究[1]。无氯、部分氟化烃（氢氟碳化物和HFCs）已跻身于原本根据蒙特利尔议定书所针对的领先臭氧友好型替代物氯氟烃（CFC）。然而，最近，关于各种工业卤代烃对地球气候的潜在影响的关注不断上升，刺激了进一步寻找满足对平流层臭氧和气候的影响不大的各类工业需要的化学物[2,3]。论文网

新化合物作为“温室气体”的可能作用的定量分析为它们的大气寿命提供准确的信息，这是决定其释放到大气中影响环境的关键参数。这些数据，结合红外吸收光谱，允许通过任何辐射传输模拟或者半经验的计算估计辐射强度和全球变暖潜能值（GWP）。这一研究特别专注在低大气下有很短的停留时间的化学物，作为任意光解或者与羟基自由基(OH )反应的结果。显著光解移除只限于含碘和溴的化学物。因此，大部分含氟化学物质被认为是CFCs的替代物，并且大部分哈龙(halons)被它们和对流层OH的反应所控制。在Orkin等人的实验室，他们一直专注于许多自然产生和人为产生卤代烃的OH反应速率常数的精确和准确测量。这些数据不但对筛选环境可接受的新型工业化学物有用，同时也为使用半经验或更详细的从头计算评估尚未生产的化学物的反应性（和寿命）提供依据。

在某些工业的应用程序中，氟代醇是一类无害于臭氧的化学物质，被视为 CFC 替代物。这些化学物质可以通过干和湿沉降或与对流层中OH反应从大气中被去除，后者预计将是最重要的去除过程。因此，这种化合物与OH反应的速率常数确定了它的大气寿命和对地球辐射平衡 (它们的全球升温潜能值) 可能的影响。在确定的可接受性环境中，虽然这种反应氧化产物的性质和命运也很重要，但最初反应的反应速率常数的信息是必要的第一步。

OH和氟化醇之间的反应先前已被研究[4-9]。

OH+CH3-iFiCH2OH→products, i=1-3 (1)

低于或高于室温下的CF3CH2OH 和CH2FCH2OH反应也进行了研究，而CHF2CH2OH只有在室温下进行了研究。

乙醇，CH3CH2OH，上述含氟类似物的母分子，既具有自然又有人为的大气来源。它作为一种溶剂被广泛用在各种工业应用中，从香水、制药和粮食生产，到家用和工业用清洗剂和涂料，也可以用作燃料和燃料添加剂。植物发酵是乙醇的主要自然来源。由于其作为一种可再生燃料的使用增加[10]，世界工业生产的乙醇超过 6×10 10公斤/年。在遥远的对流层中已经检测到乙醇，并且它和OH的反应被认为是它从大气中主要的移除过程。文献综述