Nghiên cứu cơ chế và động học của phản ứng BH4− + OH• bằng phương pháp hóa lượng tử

##plugins.themes.academic_pro.article.main##

Author

  • Trinh Le Huyen
    The University of Danang - University of Science and Technology, Danang, Vietnam
    Dinh Quy Huong
    Department of Chemistry, University of Education, Hue University, Vietnam
    Pham Thi Thu Thao
    Sky-Line School, Vietnam
    Tran Thi Thanh Huyen
    The University of Danang - University of Science and Technology, Danang, Vietnam
    Pham Cam Nam
    The University of Danang - University of Science and Technology, Danang, Vietnam

Từ khóa:

Tetrahydroborate anion
cơ chế
tính toán DFT
lý thuyết TST
Động học

Tóm tắt

Tetrahydroborate anion (BH4-) thuộc nhóm đối xứng Td, được biết đến như là một chất mang hydro, nó tham gia vào các phản ứng khác nhau để sản xuất khí hydro. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành đánh giá cơ chế phản ứng và động học của phản ứng giữa BH4- + OH• bằng phương pháp lý thuyết phiếm hàm mật độ DFT. Các cấu trúc trong phản ứng này đã được tối ưu hóa bằng phương pháp M062X/6-311++G(d,p). Ảnh hưởng của dung môi lên cơ chế phản ứng được đánh giá thông qua mô hình SMD. Dựa trên bề mặt thế năng, các hằng số tốc độ cũng được thiết lập trên cơ sở lý thuyết trạng thái chuyển tiếp (TST). Kết quả tính toán cho thấy, trong pha khí BH4- là chất bắt gốc tự do hiệu quả. Trong nước tại P = 1 atm và T = 298.15 K phản ứng trên được khống chế bởi quá trình khuếch tán với hằng số tốc độ kD = 9.4 ´ 109 M-1.s-1.

Tài liệu tham khảo

    [1] Shi, Z. Ran, and F. Peng, ²Promising four-coordinated organoboron emitters for organic light-emitting diodes², Dyes and Pigments, vol. 204, pp. 110383, 2022.
    [2] Huang, Su. Wang, R. D. Dewhurst, N. V. Ignat'ev, M. Finze, and H. Braunschweig, ²Boron: Its Role in Energy-Related Processes and Applications², Angew. Chem. Int. Ed., vol. 59, no. 23, pp. 8800–8816, 2020.
    [3] W. Hamilton, R. T. Baker, A. Staubitz, and I. Manners, ²B–N compounds for chemical hydrogenstorage², Chem. Soc. Rev., vol. 38, no. 1, pp. 279–293, 2009.
    [4] Hagemann, ²Boron Hydrogen Compounds for Hydrogen Storage and as Solid Ionic Conductors², Materials for Energy Conversion, vol. 73, no. 11, pp. 868-873, 2019.
    [5] Hagemann, ²Boron Hydrogen Compounds: Hydrogen Storage and Battery Applications², Molecules, vol. 26, no. 24, pp. 7425, 2021.
    [6] Marincean, M. Fritz, R. Scamp, and J. E. Jackson, ²Mechanistic investigations in α-hydroxycarbonyls reduction by BH4-², J. Phys. Org. Chem., vol. 25, no. 12, pp. 1186-1192, 2012.
    [7] L. Yanus, G. Yardeni, E. Maimon, M. Saphier, I. Zilbermann, and D. Meyerstein, ²BH4–-Promoted, Radical-Initiated, Catalytic Oxidation of (CH3)2SO by N2O in Aqueous Solution², Eur. J. Inorg. Chem, vol. 2016, no. 8, pp. 1161-1164, 2016.
    [8] Adhikary, M. Meistelman, A. Burg, D. Shamir, D. Meyerstein, and Y. Albo, ²Reductive Dehalogenation of Monobromo- and Tribromoacetic Acid by Sodium Borohydride Catalyzed by Gold Nanoparticles Entrapped in Sol–Gel Matrices Follows Different Pathways², Eur. J. Inorg. Chem., vol. 2017, no. 11, pp. 1510-1515, 2017.
    [9] Zhao and D. G. Truhlar, ²The M06 suite of density functionals for main group thermochemistry, thermochemical kinetics, noncovalent interactions, excited states, and transition elements: two new functionals and systematic testing of four M06-class functionals and 12 other functionals², Theor. Chem. Acc., vol. 120, pp. 215-241, 2008.
    [10] V. Marenich, C. J. Cramer, and D. G. Truhlar, ²Universal Solvation Model Based on Solute Electron Density and on a Continuum Model of the Solvent Defined by the Bulk Dielectric Constant and Atomic Surface Tensions², J. Phys. Chem. B., vol. 113, no. 18, pp. 6378–6396, 2009.
    [11] E. Anderson, B. Braïda, P. C. Hiberty, and T. R. Cundari, ²Revealing a Decisive Role for Secondary Coordination Sphere Nucleophiles on Methane Activation², J. Am. Chem. Soc., vol. 142, no. 6, pp. 3125–3131, 2020.
    [12] Dzib, J. L. Cabellos, F. Ortíz-Chi, S. Pan, A. Galano, and G. Merino, ²Eyringpy: A program for computing rate constants in the gas phase and in solution², Int. J. Quantum Chem., vol. 119, no. 2, pp. e25686, 2019.
    [13] G. Evans and M. Polanyi, ²Some applications of the transition state method to the calculation of reaction velocities, especially in solution², Trans. Faraday Soc., vol. 31, pp. 875-894, 1935.
    [14] Eyring, ²The Activated Complex in Chemical Reactions²,
    J. Chem. Phys., vol. 3, 1935, pp. 107-115.
    [15] G. Truhlar, W. L. Hase, and J. T. Hynes, ²Current status of transition-state theory², J. Phys. Chem., vol. 87, no. 15, pp. 2664-2682, 1983.
    [16] Furuncuoglu, I. Ugur, I. Degirmenci, and V. Aviyente, ²Role of Chain Transfer Agents in Free Radical Polymerization Kinetics², Macromolecules, vol. 43, no. 4, pp. 1823-1835, 2010.
    [17] Vélez et al., ²A computational study of stereospecifity in the thermal elimination reaction of menthyl benzoate in the gas phase², J. Phys. Org. Chem., vol. 22, no. 10, pp. 971-977, 2009.
    [18] Dzib, A. Quintal, F. Ortiz-Chi, G. Merino, ²Eyringpy 2.0², Cinvestav, Merida, Yucatan 2021.
    [19] Boulebd, A. Mechler, N. T. Hoa, and Q. V. Vo, ²Thermodynamic and kinetic studies of the antiradical activity of 5-hydroxymethylfurfural: computational insights², New. J. Chem., vol. 44, no. 23, pp. 9863-9869, 2020.
    [20] J. Frisch, et al., Gaussian 09. 2009, Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, USA.
    [21] Pollak and P. Pechukas, ²Symmetry numbers, not statistical factors, should be used in absolute rate theory and in Broensted relations², J. Am. Chem. Soc., vol. 100, no. 10, pp. 2984-2991, 1978.
    [22] Fernández-Ramos, B. A. Ellingson, R. Meana-Pañeda, J. M. Marques, and D. G. Truhlar, ²Symmetry numbers and chemical reaction rates², Theor. Chem. Acc., vol. 118, pp. 813-826, 2007.
    [23] Eckart, ²The Penetration of a Potential Barrier by Electrons², Phy. Rev., vol. 35, no. 11, pp. 1303, 1930.
    [24] Andrews and X. Wang, ²Infrared Spectrum of the Novel Electron-Deficient BH4 Radical in Solid Neon², J. Am. Chem. Soc., vol. 124, no. 25, pp. 7280–7281, 2002.
    [25] S. Schuurman, W. D. Allen, P. V. R. Schleyer, and H. F. Schaefer, ²The highly anharmonic BH5 potential energy surface characterized in the ab initio limit², J. Chem. Phys., vol. 122, no. 10, pp. 104302, 2005.
    [26] V. D’Anna, A. Spyratou, M. Sharma, and H. Hagemann, ²FT-IR spectra of inorganic borohydrides², Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc., vol. 128, no. 15, pp. 902-906, 2014.
Xem thêm

##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##

Đã Xuất bản

Aug 31, 2023
Download
PDF (English)
Cách trích dẫn
Trinh Le Huyen, Dinh Quy Huong, Pham Thi Thu Thao, Tran Thi Thanh Huyen, và Pham Cam Nam. “Nghiên cứu Cơ Chế Và động học của phản ứng BH4− + OH• bằng phương pháp hóa lượng tử”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 21, số p.h 8.2, Tháng Tám 2023, tr 1-7, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/8511.

##plugins.themes.academic_pro.article.details##