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Reaction Mechanism of HCN~+ + C2H4: A Theoretical Study

机译：HCN〜+ + C2H4的反应机理：理论研究

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The complex doublet potential energy surface for the ion—molecule reaction of HCN~+ with C2H4 is investigated at the B3LYP/6-311G(d,p) and CCSD(T)/6-311++G(3df,2pd) (single-point) levels. The initial association between HCN~+ and C2H4 forms three energy-rich addition intermediates, 1 (HCNCH2CH_2~+), 2 (HC-cNCH2CH_2~+), and 3 (N-cCHCH2CH_2~+), which are predicted to undergo subsequent isomerization and decomposition steps. A total of nine kinds of dissociation products, including P1 (HCN + C2H_4~+), P2 (HCNCHCH_2~+ + H), P3 (NCCH2 + CH_3~+), P4 (CN + C2H_5~+), P5 (NCCHCH_2~+ + H2), P6 (HNCCHCH_2~+ + H), P7 (c-CHCCH2N~+ + H2), P8 (c-NHCCH2C~+ + H2), and P9 (HNCCCH~+ + H2 + H), are obtained. Among the nine products, P1 is the most abundant product. P2 is the second feasible product but is much less competitive than P1. P3, P4, P5, and P6 may have the lowest yields observed. Other products, P7, P8, and P9, may become feasible at high temperature. Because the intermediates and transition states involved in the most favorable pathway all lie below the reactant, the HCN~+ + C2H4 reaction is expected to be rapid, which is confirmed by experiment. The present calculation results may provide a useful guide for understanding the mechanism of HCN~+ toward other unsaturated hydrocarbons.
机译：在B3LYP / 6-311G（d，p）和CCSD（T）/ 6-311 ++ G（3df，2pd）上研究了HCN〜+与C2H4进行离子-分子反应的复线态势能面（单点）级别。 HCN〜+和C2H4之间的初始缔合形成了三种富含能量的加成中间体，1（HCNCH2CH_2〜+），2（HC-cNCH2CH_2〜+）和3（N-cCHCH2CH_2〜+），预计将进行后续异构化和分解步骤。共有9种解离产物，包括P1（HCN + C2H_4〜+），P2（HCNCHCH_2〜+ + H），P3（NCCH2 + CH_3〜+），P4（CN + C2H_5〜+），P5（NCCHCH_2〜 + + H2），P6（HNCCHCH_2〜+ + H），P7（c-CHCCH2N〜+ + H2），P8（c-NHCCH2C〜+ + H2）和P9（HNCCCH〜+ + H2 + H） 。在这九种产品中，P1是最丰富的产品。 P2是第二个可行的产品，但竞争力不如P1。 P3，P4，P5和P6的收率可能最低。其他产品P7，P8和P9在高温下可能变得可行。由于最有利途径中涉及的中间体和过渡态均位于反应物以下，因此HCN〜+ + C2H4反应有望迅速进行，这已通过实验证实。计算结果可为理解HCN〜+对其他不饱和烃的机理提供有用的指导。

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