有机分子催化IEDDA反应机理及机理导向的钛介导烯丙胺合成研究

摘要

本论文的主要目标，是通过计算化学手段对有机反应的机理有更深入细致的了解，并致力于通过对某些反应的机理研究，实现以理论研究指导新反应的开发和优化。
　　1.在机理研究中我们选取了由脯氨酸衍生的J(o)rgensen-Hayashi催化剂催化的逆电子效应Diels-Alder反应做为研究对象。利用密度泛函(DFT)方法，采用M062X泛函，从催化剂与底物结合可能形成的几种主要构型的烯胺出发，在6-31+G**基组水平上对各可能反应途径中的各驻点，即反应物，过渡态及产物的几何结构进行全优化，并通过振动分析和内禀反应坐标方法(IRC)分别确认了反应各步骤中的过渡态的构型。计算结果表明，该反应以分步方式进行，存在一个与反应起始物能量相近的两性离子中间体，形成该中间体的C-C键成键步骤是整个反应的决速步骤。对各可能反应途径所涉及的反应热和活化能进行综合分析，结果表明该反应在室温下主要为热力学控制，而在低温下则可能转化为动力学控制从而使反应的立体化学结果发生变化。为了验证这一分析结果，我们对该反应进行了低温下的实验研究，分别在25℃、0℃、-20℃、-40℃、-78℃下实施该反应，并对其进行了ee值的测定，结果表明立体化学结果变化的趋势与计算的预期相符。
　　2.我们基于本组前期对钛亚胺复合物参与的烯丙基SN2'取代反应机理的研究，致力于通过对反应中的主要影响因素进行计算化学考察，并以该理论研究指导第四族金属亚胺复合物参与的烯丙基的取代反应的开发和优化，以期实现以普通的胺类和烯丙醇为原料的烯丙胺的直接合成。我们首先利用密度泛函方法，采用M06泛函，在6-31++G**基组水平上对二氯二（二甲氨基）钛亚胺复合物与烯丙基醇的反应机理进行了相关计算，结果表明[2+2]环加成的活化Gibbs自由能低于[3，3]-σ重排所需的能量，[2+2]/逆向[2+2]途径更有可能做为实际的反应机理。更重要的是，二氯二（二甲氨基）钛亚胺复合物与烯丙基醇的反应，其能垒比文献中的有关反应降低了约6 kcal/mol，而二碘二（二甲氨基）钛亚胺复合物反应能垒更低，使得该反应有可能在比文献中温和得多的条件下实现。在上述理论研究的指导下，我们设计并实现了由TiCl4这一常见金属试剂促进反应，无需多步骤的官能团转化或保护---脱保护过程，以胺类和烯丙醇为原料直接合成烯丙胺这一目标。

目录

声明

摘要

第一章 前言

第一节 不对称催化逆电子Diels-Alder反应的机理研究

1．1．1 基于降低双烯体LUMO能量的不对称催化IEDDA反应的机理研究

1．1．2 基于提高亲双烯体HOMO能量的手性胺催化IEDDA反应的机理研究

1．1．3 双功能化的HOMOdienophiles和LUMOdienes催化机理研究

第二节 过渡金属催化的烯丙胺的合成及机理研究

1．2．1 过渡金属催化的烯丙醇类衍生物的氨基化及机理研究

1．2．2 过渡金属催化的烯丙醇氨基化及机理研究

论文立题依据及基本设想

第二章 有机分子催化IEDDA反应机理研究

第一节 J?rgensen-Hayashi催化剂催化的IEDDA反应机理的DFT研究

2．1．1 理论计算模型及方法

2．1．2 结果与讨论

第二节 J?rgensen-Hayashi催化剂催化的IEDDA反应机理的实验研究

2．2．1 实验条件和试剂

2．2．2 实验所用测试仪器

2．2．3 J?rgensen-Hayashi催化剂的制备

2．2．4 底物及产物的制备

2．2．5 结果与讨论

本章小结

第三章 机理导向的钛介导烯丙胺合成研究

第一节 钛介导的烯丙基SN2’取代反应的DFT研究

3．1．1 理论计算模型及方法

3．1．2 结果与讨论

第二节 钛介导的烯丙胺直接合成

3．2．1 实验条件和试剂

3．2．2 实验所用测试仪器

3．2．3 烯丙胺的合成

3．2．4 结果与讨论

本章小结

结论

参考文献

致谢

个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果