分子结构对活化烯烃负氢亲合势影响研究

摘要

烯烃的还原是生命体内及化工生产中一类非常重要的基础反应。其还原过程的关键步骤是烯烃与还原试剂发生的负氢转移反应。这一步反应的热力学和动力学不但取决于还原剂断裂C-H或M-H键释放负氢的能力而且决定于烯烃的负氢亲合势。获得负氢亲合势数据的影响因素，对于构造目标不饱和双键及选择理想还原剂有重要指导作用。本文设计合成了12种有结构层次变化的活化烯烃，采用本组首创的液相中负氢进攻不饱和双键的热力学测定方法，借助电化学和等温滴定量热技术，获得了此类烯烃在乙腈溶液中的氧化还原电位，负氢亲合势、氢原子亲合势及其自由基负离子的质子和氢原子亲合势以及活化烯烃与负氢之间电子转移的自由能变。讨论了活化烯烃的电化学性质，从取代基电子效应，平面构型离域能，环张力和杂原子的变化等方面，分析了分子结构变化对活化烯烃的负氢亲合势及其负氢转移基元步骤能量的影响。通过对比活化烯烃的负氢亲合势大小以及自由基负离子的稳定性，就负氢受体单方面考虑，从热力学角度推出了负氢一步协同转移过程是较为有利的反应历程。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

第一节 键能测定的热力学循环方法

第二节 负氢供体负氢性研究

1.2.1. NADH及其模型物负氢性研究

1.2.2. 五元杂环化合物负氢性研究

1.2.3. 吩噻嗪类衍生物的负氢性研究

第三节 负氢受体负氢亲合势研究

1.3.1. 碳正离子的负氢亲合势研究

1.3.2. 有机自由基的负氢亲合势研究

1.3.3. 苯醌类化合物负氢亲合势研究

1.3.4. 不饱和双键化合物负氢亲合势研究

第四节 负氢转移机理的模拟研究

1.4.1. 同位素跟踪法研究H-转移机理

1.4.2. 产物分析法研究H-转移机理

1.4.3. 动力学方法研究H-转移机理

1.4.4. 光诱导电子转移和中间体光谱检测法研究H-转移机理

1.4.5. 热力学方法研究H-转移机理

1.4.6. H-转移机理之间的关系

第五节 论文设计

1.5.1. 测定负氢亲合势的实验方法

1.5.2. 等温滴定量热仪(ITC)简介

参考文献

第二章 实验部分

第一节 仪器设备

第二节 试剂及其处理

2.2.1 处理无水乙腈

2.2.2 处理无水无氧乙腈

2.2.3 处理石油醚

2.2.4 处理乙酸乙酯

2.2.5 处理丙二腈

第三节 模型底物的合成

2.3.1 汉斯酯(HEH)的合成

2.3.2 活化烯烃的合成

2.3.3 烯烃的还原

2.3.4 N-甲基吖啶盐的(N-CH3-AcrH+)的合成

2.3.5 支持电解质(n-Bu)4NPF6的合成

第四节 电化学测量

2.4.1 支持参比电极AgNO3(乙腈)/Ag的制作

2.4.2 支持电解质溶液的配制

2.4.3 负离子溶液的制各

2.4.4 氧化还原电势的测定

第五节 等温滴定量热测量

2.5.1 负离子的配制

2.5.2 量热操作

参考文献

第三章 结果与讨论

第一节 碳负离子结构的确定

第二节 电化学测量

第三节 滴定量热测定

第四节 实验结果讨论

3.4.1 乙腈中活化烯烃的负氢亲合势及氢原子亲合势

3.4.2 乙腈中活化烯烃自由基负离子的质子和氢原子亲合势

3.4.3 活化烯烃的还原电位和碳负离子的氧化电位

3.4.4 活化烯烃负氢转移机理热力学分析

参考文献

结 论

附 录

致 谢