采用CCSD(T)/aug-cc-p VTZ//M06-2X/cc-p VDZ方法研究了RCHOO(R=H,CH_3)+NO_2反应的微观机理,并讨论了甲基取代对反应活性的影响.结果表明,该反应存在加成-分解、氧化-氢转移和直接抽氢3类反应机理,其中氧化-氢转移反应的主要产物为RCO+HNO_3,表观活化能仅为40.51 k J/mol,且释放出235.04 k J/mol的能量,是反应的优势通道;而生成RCHO+NO_3自由基的加成-分解通道较难进行.甲基取代使α-C电正性增大,端氧负性增加,这有利于加成-分解和氧化-氢转移反应的进行,但syn-CH_3CHOO中显著的位阻因素反而使加成-分解反应活性有所降低.
采用CCSD(T)//B3LYP/6-311+G(d,p)方法研究了H2O及甲酸等6种有机酸对CH3CHOO与H2O加成反应的催化作用。结果表明,非催化反应存在双质子迁移和加成反应2条通道,其中加成反应为优势通道。其加成机理为H2O中OH加到CH3CHOO的α-C上,同时H2O中另一个H迁移到CH3CHOO的端O上。催化剂H2O及有机酸以氢键复合物的形式参与反应促进了H质子转移,可降低基元反应能垒和表观活化能,且催化效应与有机酸的强度成正比。例如,当分别用H2O(p Ka=15.7)、甲酸(p Ka=3.75)和草酸(p Ka=1.23)催化时,生成syn-HAHP的基元反应能垒由非催化的69.12 k J?mol-1分别降至40.78、18.88和10.61 k J?mol-1。非催化反应具有正的表观活化能,而所有催化反应则均具有负的表观活化能。
