2-Pyridone-(Solvent)n 质子转移反应机理的理论研究开题报告

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1. 研究目的与意义

质子转移反应可定义为质子给体和受体间有质子转移的反应,质子转移广泛存在于各种化学过程和生命过程中，是化学等学科领域的研究热点之一。其中互变异构现象，是指分子中某一个原子可以在分子中的两个不同位置迅速移动而引起的分子在两种异构体之间发生的一种可逆异构化作用。由于质子在分子的氧原子和碳原子上迅速移动而引起的酮式和烯醇式结构之间的互变异构是最为常见的情况之一，且对于许多生命过程有着十分重要的意义和作用。

2-pyridone(2-吡啶酮)分子式为C₅H₄NH(O)，是一种无色固体是一种具有直接相邻质子供体(NH)和受体(O=C)基团组成的平面芳香型分子，具有互变异构现象，故用密度泛函方法研究2-Pyridone-(Solvent)_n复合物中质子转移反应机理具有深刻意义。

2. 国内外研究现状分析

彭洪亮，于贤永等在b3lyp/6-31g(d,p)td-b3lyp/6-31 g(d,p)//cis/6-31g(d,p)水平上研究了2-(3-巯基-2-吡啶基)苯并咪唑(mpybi)在气相和七种溶剂(环己烷、苯、三氯甲烷、乙醇、乙腈、二甲亚砜和水)中基态和激发态的分子内质子转移(gsipt和esipt)过程，在基态势能面的研究中发现, 该化合物存在分子内双质子转移, 其中分步的双质子转移在动力学上具有优势。

吴颖曦，王红燕等采用b3lyp/dzp 的方法研究了第一水化层作用和连续处理的水溶剂作用对gc和at碱基对在连续化水溶剂作用下, 均发生单质子转移(spt1)和分步的双质子转移(dpt)，而在第一水化层5个水分子的作用下或同时考虑第一水化层作用和连续化水溶剂作用时, gc和at碱基对的质子转移均只得到单质子转移反应(spt1)，单质子转移过程中的活化能变化情况表明: 第一水化层对gc和at碱基对结构和质子转移影响较大, 水环境对碱基对的作用主要发生在第一水化层中。

任宏江，晏志军等采用密度泛函b3lyp/6-311g方法，对6种5-氟胞嘧啶异构体孤立分子的稳定性及质子转移引起的酮式-烯醇式、氨基式-亚胺式互变异构反应机理进行了计算研究，获得了零点能、吉布斯自由能及质子转移过程的反应焓、活化能、活化吉布斯自由能和速率常数等参数。计算结果表明，气相中烯醇-氨基式fc4是最稳定的异构体。水分子的加入极大地降低了质子转移的活化能垒。

3. 研究的基本内容与计划

2-pyridone(2PY)是分子式为C₅H₄NH(O)的有机化合物，它是一种无色固体是一种具有直接相邻质子供体(NH)和受体(O=C)基团组成的平面芳香型分子，其中含有顺肽键。作为一种顺式酰胺，2PY有可能通过氢键连接H2O、NH3和类似的分子。在2-吡啶酮分子中附着在氮上的质子可以移动到氧上，以提供第二个异构体形式：2-羟基吡啶。故利用密度泛函的方法，采用Gauss03程序，选取2-吡啶酮为研究体系，采用B3LYP等研究方法，研究2-吡啶酮在不同分子辅助下发生的质子转移过程

4. 研究创新点

1.研究2-吡啶酮分子在1-2个水分子辅助下发生的质子转移反应机理。

2.研究2-吡啶酮分子在1-2个氨分子的辅助下的发生的质子迁移过程。