亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Reaction Mechanism of Monoethanolamine with CO2 in Aqueous Solution from Molecular Modeling

两性离子 化学 极化连续介质模型 密度泛函理论 计算化学 反应机理 水溶液 物理化学 热力学 过渡状态 分子 物理 有机化学 溶剂化 催化作用
作者
Hong Bin Xie,Yanzi Zhou,Yingkai Zhang,J. Karl Johnson
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry A [American Chemical Society]
卷期号:114 (43): 11844-11852 被引量:158
标识
DOI:10.1021/jp107516k
摘要

We present a theoretical study of the reaction mechanism of monoethanolamine (MEA) with CO₂ in an aqueous solution. We have used molecular orbital reaction pathway calculations to compute reaction free energy landscapes for the reaction steps involved in the formation of carbamic acids and carbamates. We have used the conductor-like polarizable continuum model to calculate reactant, product, and transition state geometries and vibrational frequencies within density functional theory (DFT). We have also computed single point energies for all stationary structures using a coupled cluster approach with singles, doubles, and perturbational triple excitations using the DFT geometries. Our calculations indicate that a two-step reaction mechanism that proceeds via a zwitterion intermediate to form carbamate is the most favorable reaction channel. The first step, leading to formation of the zwitterion, is found to be rate-determining, and the activation free energies are 12.0 (10.2) and 11.3 (9.6) kcal/mol using Pauling (Bondi) radii within the CPCM model at the CCSD(T)/6-311++G(d,p) and CCSD(T)/6-311++G(2df,2p) levels of theory, respectively, using geometries and vibrational frequencies obtained at the B3LYP/6-311++G(d,p) level of theory. These results are in reasonable agreement with the experimental value of about 12 kcal/mol. The second step is an acid-base reaction between a zwitterion and MEA. We have developed a microkinetic model to estimate the effective reaction order at intermediate concentrations. Our model predicts an equilibrium concentration for the zwitterion on the order of 10⁻¹¹ mol/L, which explains why the existence of the zwitterion intermediate has never been detected experimentally. The effective reaction order from our model is close to unity, also in agreement with experiments. Complementary ab initio QM/MM molecular dynamics simulations with umbrella sampling have been carried out to determine the free energy profiles of zwitterion formation and proton transfer in solution; the results confirm that the formation of the zwitterion is rate-determining.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
机智白竹完成签到,获得积分10
3秒前
无语的羞花完成签到,获得积分10
25秒前
科研通AI6.4应助机智白竹采纳,获得10
29秒前
情怀应助雪山冰川采纳,获得10
36秒前
42秒前
谦让朝雪完成签到,获得积分10
43秒前
45秒前
雪山冰川发布了新的文献求助10
47秒前
MchemG完成签到,获得积分0
48秒前
51秒前
忧郁思远发布了新的文献求助10
52秒前
52秒前
忧郁思远发布了新的文献求助10
55秒前
56秒前
56秒前
忧郁思远发布了新的文献求助10
58秒前
张杰发布了新的文献求助10
1分钟前
在水一方应助Shining_Wu采纳,获得30
1分钟前
忧郁思远发布了新的文献求助10
1分钟前
忧郁思远发布了新的文献求助10
1分钟前
Yi完成签到 ,获得积分20
1分钟前
白雪完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
Shining_Wu发布了新的文献求助30
1分钟前
JamesPei应助jane采纳,获得10
2分钟前
2分钟前
谢桓完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Harrison发布了新的文献求助10
2分钟前
我是老大应助Harrison采纳,获得10
2分钟前
漂亮的惜梦完成签到,获得积分10
2分钟前
洁净寡妇完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
机智白竹发布了新的文献求助10
2分钟前
jane发布了新的文献求助10
2分钟前
loii应助科研通管家采纳,获得30
2分钟前
顺利秋灵完成签到,获得积分10
2分钟前
3分钟前
伶俐小懒猪完成签到,获得积分10
3分钟前
3分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
自動車の空力技術 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7778012
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9318722
关于积分的说明 20365582
捐赠科研通 7365134
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3319154
关于科研通互助平台的介绍 2466886
邀请新用户注册赠送积分活动 2334449