一氯苯在钒钛催化剂表面亲核取代反应的DFT计算

采用DFT计算方法对一氯苯在V2O5(001)和脱钛矿表面氧上的亲核取代反应的机理进行了分析。对不同DFT泛函在氯代芳香烃-过渡金属氧化物体系计算中的准确性进行了验证,发现采用B3LYP泛函得到的过渡态相对能量与标准值的偏差为9.63kJ/mol,产物相对能量的偏差为8.79kJ/mol,可以用于反应路径的推断。对亲核取代反应的机理进行了分析:首先苯环上与氯原子连接的碳原子受到表面氧的攻击,氯原子被驱离环平面;然后C—O健开始形成,同时C—Cl健断裂;最后苯酚盐结构形成,而驱离的氯原子与提供一个空轨道的过渡金属原子连接。与V2O5(001)表面及脱钛矿(100)和(101)表面相比,脱钛矿(001)表面的桥位氧是亲核取代最有可能发生的位置,吸附能为193.77kJ/mol,吸附能垒为135.33kJ/mol。

An examination of nucleophilic substitution of mono-chlorobenzene on V2O5/TiO2 catalyst using DFT method