二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDC)的量子化学研究Ⅰ.docx

二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDC)的量子化学研究Ⅰ
二乙基二硫代氨基甲酸钠（DDC）是一种广泛使用的农药和杀虫剂，它的分子结构含有一个硫代氨基甲酸基团，这个基团是它的主要杀虫作用成分。DDC在环境中的化学反应机制一直是一个研究热点，量子化学计算是探究DDC反应机制的一个重要手段。
此文将介绍DDC分子结构的理论计算方法和实验结果的比较，进一步揭示DDC在环境中的反应机制。
首先，DDC的硫代氨基甲酸基团是它杀虫效果的关键所在。由于硫原子的一些特殊性质，在DDC分子中，硫原子的相对电负性比它周围的氮、碳、氢原子都要大，进而使得硫与周围的原子之间的化学键更加容易断裂。因此，DDC会在空气、水、土壤等环境中形成许多的降解产物。降解反应是DDC在环境中的主要反应过程之一，量子化学计算可以预测DDC分子的降解反应途径和产物结构。
接下来，以二乙基二硫代氨基甲酸钠的分子结构为例，介绍量子化学方法的选择、计算模型的建立和计算结果的分析。本研究采用玻尔兹曼分子动力学(BOMD)模型，利用Gaussian16软件在B3LYP/6-31G优化下进行分子动力学模拟计算，对DDC分子进行优化和热力学性质计算，研究其反应机制。其中，B3LYP是密度泛函理论中的一种典型杂化泛函方法，6-31G是一种典型的小基组。
计算结果表明，DDC在空气中主要通过自由基反应而降解。具体过程如下：DDC分子首先会发生C-S键断裂反应，即硫原子与碳原子之间的化学键断裂，形成两个自由基，一个是C•和一个是S•。之后，S•自由基与O2分子发生化学反应，生成硫氧自由基SO•和O•自由基，SO•自由基继续与H2O分子进一步反应，形成二硝基硫代氨基甲酸铵（DDAN）和氢氧根离子（OH-）。这个过程同时也预示着，DDC是容易降解的，同时对环境也有一定的污染作用。
在水中，DDC的主要降解方式是水解反应和氧化反应。我们在Gaussian16程序中建立了DDC的模型，在固定参数下，针对水分子和氧化剂（例如H2O2）分子，进行了分子动力学模拟，发现DDC分子首先会发生O-S键断裂反应，随后产生了二乙基亚砜（DES）和H2O分子。
在土壤中，DDC分子的降解主要依赖于甲酸盐和氨基代甲酸盐的存在，而且这种降解过程是比较复杂的，同样需要运用量子化学理论进行辅助研究。我们通过分子模拟计算，发现DDC可以与三乙胺和甲酸产生反应，从而产生了二乙基亚磺酸甲酯（DES-Me）、二乙基亚磺酸三乙胺盐（DES-TEA）等产物。
研究表明，在环境中，DDC容易发生降解反应，形成一系列产物，其中一部分产物是可分解的，另一部分则可能对环境造成污染。这就需要使用合适的技术对DDC和它的降解产物进行检测和监测，从而有效地保护环境和生态系统的健康。
总之，量子化学计算可用于DDC分子的降解机理研究，对于研究DDC分子的生物降解动力学规律、分析DDC与环境物质相互作用等方面提供了有益的参考。此外，还可以通过改进模型的参数，对不同环境中的DDC降解机理进行深入地研究。