Pd催化氧化乙二醛制取乙醛酸的理论研究

摘要

乙醛酸由于其独特的结构,在生产和生活中都有广泛的用途.本文应用密度泛函理论对CHOCHO与O2在Pd催化剂存在条件下的各个反应通道进行了势能面扫描研究.在M06/6-31G(d,p)水平上优化了各反应通道上各驻点物(反应物、中间体、过渡态、产物)的几何构型,并计算了它们的振动频率和零点能,通过零点能校正计算了各反应通道的活化能.计算结果表明,乙二醛在Pd催化剂存在下与氧气反应存在着生成乙醛酸和甲酸两条反应通道.两条反应通道速控步骤的活化能分别为215.3 kJ/mol和296.1 kJ/mol,生成乙醛酸的反应为主反应通道.与无催化剂相比,生成乙醛酸反应通道的能垒降低了80.1 k J/mol;而生成甲酸和CO2的反应通道的能垒反而升高了21.9 kJ/mol.这说明Pd催化剂的加入可以有效的抑制甲酸和CO2的生成,提高乙醛酸的选择性.