碳自由基远位取代基效应的理论研究

摘要

该文运用以密度泛函理论(DFT)方法为主的量子化学理论计算方法,对多类具有p-GC<,6>H<,4>CXY-H通式的α-取代甲苯系列化合物(X,Y=H,H;H,CN;CN,CO<,2>Me等)的C-H键键能和相应具有p-GC<,6>H<,4>C<,.>XY结构的苄基类碳自由基,从(1)取代基基态效应的评估;(2)自由基的预极化与自由基稳定性的远位取代效应;(3)远位取代基的自旋离域效应与自由基稳定化能之间的关系;(4)自由基内旋转势垒与其稳定性之间关系等多个角度,对碳自由基热力学稳定性的电子结构因素作了比较系统、深入的理论探讨.通过对典型的α-拉电子基取代的苄基类碳自由基的自旋离域效应及自由基总体稳定效应的分析比较,该工作首次提出:由于α-取代基对碳自由基的预极化效应,远位取代基对碳自由基热力学稳定性可能有三种基本的影响模式.该研究还揭示了自由基离域效应和自由其稳定性之间的内在联系,为建立两者间的定量关系提供了全新的思路.该文通过对远位取代的苄基碳自由基的内旋转势垒的系统分析,确认了以相对内旋转势垒为基础的自旋稳定化能与自旋离域之间的关系,并进一步揭示碳自由基稳定性中除自旋离域稳定化的贡献之外、极性效应可能是重要的影响因素.运用自然成键轨道(NBO)理论分析方法,通过对基态电子及轨道效应的分析,该文研究了O-NO键的均裂键能.

目录

文摘

英文文摘

第一章.前言

§1.1碳及杂原子自由基稳定性的实验研究

1.1.1碳自由基的动力学远位取代基效应

1.1.2碳及杂原子自由基热力学的稳定性

1.1.3远位取代基效应与自由基中心电子结构的关系

§1.2自由基稳定性研究的量子化学方法简介

§1.3自由基稳定性远位取代基效应的理论研究

§1.4本工作的背景和研究目标

参考文献

第二章碳自由基稳定性远位取代基效应的理论研究

计算方法

§2.1苯乙腈苄位C-H键均裂键能和取代基效应的理论计算

2.1.1.取代苯乙腈分子和自由基的构型

2.1.2.苯乙腈苄位C-H键BDE和取代基效应的理论计算

§2.2苯乙腈分子的远位取代基态效应和α-氰基苄基自由基稳定性

2.2.1.基态效应与自由基稳定化能

2.2.2.关于基态效应的争议

§2.3碳自由基稳定性远位取代基效应由S→O转化的机制

2.3.1.α-氰基苄基自由基自旋离域的远位取代效应

2.3.2.苄基自由基：自由基预极化效应的概念

2.3.3.α-氰基-α-甲氧羰基苄基自由基中预极化的影响

2.3.4.预极化效应对自由基稳定性和自旋离域影响的模式

§2.4自由基内旋转势垒与自由基稳定性

参考文献

本文主要结论

附录

致谢