在化学领域中,碳酸是一种最基本的化合物。通常情况下,碳酸的分解相当迅速,长期以来甚至不能观测到纯碳酸的存在。Loerting等人认为:从动力学角度而言,单个碳酸分子是很稳定的,碳酸的迅速分解主要原因是水分子的作用,因为碳酸分解生成水和二氧化碳,水分子催化碳酸,使其加快分解。一分子碳酸对另一分子碳酸的分解是否起催化作用?除水分子外,其它小分子催化碳酸分解的效率如何?关于这些问题,就我们所知尚未见文献报道。为此,我们采用密度泛函方法研究气相中碳酸在一分子H₂CO₃和两分子H₂CO₃的催化下的分解反应机理。近年来,酸碱双功能小分子（如H₂O、HF、NH₃、HF、CH₃OH等）充当催化剂催化各种反应不断引起人们广泛的研究兴趣,这也激发了我们研究碳酸在酸碱双功能小分子作用下分解反应的兴趣。碳酸衍生物种类繁多,其中碳酸酯类化合物是一种重要的有机化工中间体,人们对此类化合物作了许多研究,主要集中在合成问题及作为有机合成的中间体。而作为反应中间体,其稳定性非常重要。碳酸酯类化合物在制备和作为中间体的应用中与小分子经常共处于一个体系中,因此研究碳酸酯类化合物在小分子作用下的分解反应在有机合成上具有重要意义。综合以上几点,在查阅文献的基础上,我们采用量子化学计算中的密度泛函B3LYP方法,对碳酸及衍生物在小分子（如H₂O、HF、CH₃OH等）作用下的分解反应展开了系统研究,研究工作的主要内容由以下几个方面组成:1、碳酸在小分子作用下分解反应的机理研究采用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法,在6-311G**水平上,首先全参数优化气相中碳酸孤立分子、及其与小分子（H₂CO₃、2H₂CO₃、H₂O、2H₂O、HF、NH₃、CH₃OH）形成的复合物的构型,并优化产物复合物、过渡态构型,通过各构型振动频率的计算,对平衡构型和过渡态构型进行确证;通过内禀反应坐标（IRC）解析计算,确证过渡态与反应物和产物连接的正确性;最后,从活化能垒的角度对小分子的催化效能做出比较。结果表明:有小分子参与的反应中,较孤立碳酸分子的分解反应,活化能明显降低,催化效能顺序依次为:2H₂O>HF>NH₃>CH₃OH>H₂O>2H₂CO₃>H₂CO₃2、碳酸一甲酯在小分子作用下分解反应的机理研究采用DFT中的B3LYP方法,在6-311G**水平上,首先全参数优化气相中碳酸一甲酯孤立分子、及其与小分子（H₂O、2H₂O、HF、CH₃OH）形成的复合物构型,并优化产物复合物、过渡态构型,通过各构型振动频率的计算,对平衡构型和过渡态构型进行确证;通过内禀反应坐标（IRC）解析计算,确证过渡态与反应物和产物连接的正确性;最后,从活化能垒的角度对小分子的催化效能做出比较。结果表明:有小分子参与的反应中,活化能明显降低,且催化能顺序依次为: 2H₂O>HF>CH₃OH>H₂O3、碳酸二甲酯在小分子作用下分解反应的机理研究采用DFT中的B3LYP方法,在6-311G**水平上,全参数优化气相中碳酸二甲酯孤立分子、及其与小分子（H₂O、HF、CH₃OH）形成的复合物,并优化产物复合物、过渡态构型,通过各构型振动频率的计算,对平衡构型和过渡态构型进行确证;通过内禀反应坐标（IRC）解析计算,确证过渡态与反应物和产物连接的正确性;接下来对分子发生反应的可能途径、反应活化能进行分析和讨论。结果表明:有小分子参与的反应较孤立分子活化能垒略有升高;各种反应的活化能垒相差不大,分解反应受小分子影响不大。4、氨基甲酸甲酯在小分子作用下分解反应的机理研究采用DFT中的B3LYP方法,在6-311G**水平上,全参数优化气相中氨基甲酸甲酯孤立分子、及其与小分子（H₂O、HF、CH₃OH）形成的复合物,并优化产物复合物、过渡态构型,通过各构型振动频率的计算,对平衡构型和过渡态构型进行确证;通过内禀反应坐标（IRC）解析计算,确证过渡态与反应物和产物连接的正确性;接下来对分子发生反应的可能途径、反应活化能进行分析和讨论。结果表明:有小分子参与的反应较孤立分子活化能垒显著较低;HF参与反应时,活化能垒最小,反应最容易进行。全部量子化学计算工作使用Gaussian03程序完成。