灭多威氨解和杀虫脒水解机理的理论研究

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1、硕士学位论文天多成氬鮮和善兔株水鮮机ａ的孽於研堯尹慧指导教师：梁国明教授专业名称：纳米物理与化学研究方向：计算化学二〇一八年三月重庆师范大学硕士学位论文灭多威氨解和杀虫脒水解机理的理论研究硕士研究生：尹慧尹慧指导教师：梁国明教授梁国明教授学科专业：纳米物理与化学所在学院：化学学院重庆师范大学二零一八年四月AThesisSubmittedtoChongqingNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterThe

2、oreticalstudiesontheaminolysisofmethomylandhydrolysisofchlordimeformmechanismCandidate：HuiYinHuiYinSupervisor：GuoMingLiangprofessorMajor：NanoPhysicsandChemistryCollege：CollegeofChemistryChongqingNormalUniversityApril，2018灭多威氨解和杀虫脒水解机理的理论研究摘要农药类物质在农业生产中的广泛应用对环境造成了一定的危害，它

3、们的残留量和降解产物在农作物和水中不断地积累，这也对人类的健康造成潜在的威胁。水解和氨解是杀虫剂在环境中的一种重要降解途径，因此研究杀虫剂在环境中水解和氨解行为具有十分重要的意义。但是，据我们所知，对于灭多威的氨解机理和杀虫脒的水解机理研究很少。因此我们对两种杀虫剂的水解和氨解降解机理进行系统的理论研究。全文总共分为五个部分：首先是绪论部分，介绍的是我们研究问题的实际背景和目前的发展状况，并陈述了本论文的主要研究内容.然后介绍了理论方法，主要是本文研究中所用到的理论工具。灭多威是氨基甲酸酯类杀虫剂中常见的一种，它具有作用效力强，残留量

4、低，对农作物安全等优点，因此被广泛地应用农业生产中。然而在实际使用过程中人们发现灭多威会大量的累计在农作物、蔬菜和水中，会危及人体健康。因此研究它的降解机理可以帮助指导合理利用该农药，灭多威属于碱性水解，我们选用氨作为研究对象不仅因为氨属于碱性，也因为氨基甲酸酯的氨解反应在有机合成和生物合成过程中具有至关重要的作用。通过使用M06-2X/6-311++G(d,p)和MP2/6-311+G(d,p)方法模拟灭多威的详细氨解反应机理，还分别考查了未催化、碱催化和水催化条件下所涉及的中性协同路径、BAC2和E1cB途径。溶剂化效应结合了CP

5、CM模型评估了在M06-2X/6-311++G(d,p)计算水平下乙腈作为溶剂的氨解反应情况。从计算结果可以看出所有过程均涉及到质子转移过程。对于未催化的氨解，结果表明三个途径的自由能垒相似，BAC2和E1cB途径的第一步比第二步因具有更高能垒的而成为该途径的速率确定步骤。值得注意的是，与未催化的氨解相比，碱催化和水催化下的反应自由能垒明显更低，这是由于额外的氨分子和水分子加速了质子的迁移过程。对于碱催化，E1cB途径因其较低的活化能而比其他途径更有优势。然而，在水催化反应中，BAC2路径优于协同和E1cB机制。此外，该氨解反应在中溶

6、液中比在气相中更容易发生，但是溶剂效应并没有显著改变该反应过程。杀虫脒作为农业上的一种有机氮杀虫药，对有机氯、有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂产生抗药性的虫类均有效，我国于七十年代引进该药并广泛的投入使用。国外试验发现其对小鼠有致癌作用，在农业田间的使用过程中也发生过中毒事件，I现已将杀虫脒列为高毒性的农药品种。从早期的实验工作中得知杀虫脒属于碱性水解，但对于它的水解机理和过渡态结构人们还没有详细的研究，在本论文里我们采用了B3LYP/6-311++G(d,p)和M06-2X/6-311++G(d,p)计算方法对杀虫脒在中性、酸性以及碱性三

7、种不同PH条件下的水解反应机理进行了详细的研究，而且三种条件下的水解过程都分别考虑了两条可能的反应途径。在气相中，分别优化了各途径中的反应复合物(RC)、过渡态(TST)、中间体(INT)以及产物复合物(PC)的几何构型，并通过振动分析模式来确定过渡态结构的准确性。水分子的溶剂化效应通过M06-2X/6-311++G(d,p)的计算方法并结合导体极化连续介质模型(CPCM)对气相各稳定点构型进行全优化计算而获得。结果表明：不论是在哪种状态下，杀虫脒的最优水解途径都是碱性条件下的PathA。即杀虫脒羟基上的H5作为亲核试剂进攻双键上的N

8、3原子的过程。最后是结论与展望部分，包括研究结果和以后的研究方向，研究结果还可以为以后研究这类反应提供非常有用的信息。关键词：灭多威，杀虫脒，氨解，水解，溶剂效应，B3LYP，MP2，M06，导体极化连续介质模型IITh