铜催化内炔的硅羧基化反应机理及区域选择性的密度泛函理论研究

用CO₂作为原料,在过渡金属催化下生成新的碳碳键是很重要的.在这类反应中,杂原子官能团和CO₂同时与不饱和的底物被催化生成高功能化的羧酸衍生物已经越来越受到人们的关注.本文采用密度泛函理论(DFT)方法,研究了金属铜催化剂催化内炔的硅羧基化反应机理.根据炔烃上甲基和苯环两个取代基的相对位置,提出了两条反应路径(path I:甲基和path II:苯环).计算结果表明炔烃插入Cu－Si键既是速率决速步骤也是区域选择决速步骤.在path I中,炔烃插入Cu－Si键的自由能为112.8 kJ·mol^-1,而在path II中为127.6kJ·mol^-1.显然, path I比path II在动力学上更有利,这与实验上两条路径对应产物的产率97: 3是一致的.分析表明区域选择性是由炔烃取代基甲基和苯环的电子效应决定的.     

铁催化芳基格氏试剂的联芳交叉偶联的反应机理

利用密度泛函理论(DFT)计算研究了[Fe(MgBr)₂]催化的邻氯苯乙稀与溴代苯基镁反应生成联芳化合物的交叉偶联反应的机理. 研究了两个机理. 机理A包括三个基本步骤: (I) 氧化[Fe(MgBr)₂]生成[Ar-Fe(MgBr)],(II) 加成产生[Ar-(phenyl)-Fe(MgBr)₂], (III) 还原消除回到[Fe(MgBr)₂]. 机理B不形成[Ar-Fe(MgBr)]. 在第一步,溴代苯基镁在[Cl-Mg-Br]离解形成[Ar-Fe(MgBr)]之前直接进攻氧化加成后的中间体. 考虑溶剂效应后, 机理B优于机理A. 无论机理A还是机理B, 整个催化循环过程的决速步骤都是[Ar-(phenyl)-Fe(MgBr)₂]的还原消除再生催化剂[Fe(MgBr)₂]的步骤, 使用导体极化连续模型(CPCM)方法计算其在四氢呋喃溶剂中的吉布斯自由能(ΔG_sol)是82.98 kJ·mol^-1.     

铜催化α,β-不饱和羧酸与ICH2 CF3的脱羧偶联反应

铜催化下,以CH₃CN和HOAc为混合溶剂,α,β-不饱和羧酸与1,1,1-三氟-2-碘乙烷（ICH₂CF₃）发生脱羧偶联反应合成了一系列三氟乙基取代烯烃,其结构经¹H NMR、¹³C NMR和HR-MS确证。¹⁹F NMR分析显示该反应具有优良的立体选择性（E/Z最高为99/1）,分离收率最高达82%。     

铑(Ⅰ)催化有机汞化合物偶联反应机理的研究

研究了β-氯化萘汞在[CIRh(CO)₂]₂催化下于六甲基磷酰胺溶液中的偶联反应动力学,证明其反应为二级,求得了偶联反应动力学常数.α-氯化萘汞和α-溴汞代苯乙酸乙酯在相同的反应条件下不发生偶联反应;在α一溴汞代苯乙酸乙酯的偶联反应条件下分离和鉴定了有机铑(I)中间体,根据所提出的反应机理,对上述现象进行了讨论.     

二乙基锌促进CO2的硅氢化反应以及CO2为C1合成子的有机胺甲酰化或脲化反应

CO₂的固定和转化具有重要研究意义,特别是采用廉价且良好生物相容性的金属催化剂将其转化为有用的有机化合物.本工作报道采用商品化ZnEt₂（1.0 mol%）可促进CO₂的硅氢化反应生成甲氧基硅醚,以及CO₂为C1合成子的有机胺甲酰化或脲化反应生成酰胺或脲类化合物.在1.0 mol% ZnEt₂存在下,CO₂和（EtO）₃SiH发生硅氢化反应,一锅选择性还原为甲氧基硅醚（CH₃OSi（OEt）₃）.考察了反应条件的影响,在1.0 MPa CO₂起始压力下,90℃反应7 h,甲氧基硅醚的产率达到约90%.当上述反应体系中存在有机胺时,则发生了CO₂为C1合成子的的有机胺甲酰化或脲化反应.当采用二级有机胺为底物时,反应生成酰胺类产物;当一级有机胺为底物时,反应主要生成脲类产物.考察了反应底物取代基的影响,含脂肪基和芳香基的二级有机胺均可发生甲酰化反应,芳香基的对位含给电子取代基时明显有利于该甲酰化反应.含脂肪基和芳香基的一级有机胺均可发生脲化反应,芳香基对位取代基的电子性质对脲化反应的影响规律不如在甲酰化反应中的明显.     

高氯酸铕的双亚砜配合物研究

本文报告了高氯酸铕的高、低熔点双(正-辛基亚砜)乙烷和双(苯基亚砜)乙烷的四个配合物:Eu(ClO₄)₃(α-BOSE)₃·2H₂O(Ⅰ)、Eu(ClO₄)₃(β-BOSE)₄·2H₂O(Ⅱ)、Eu(ClO₄)₃(α-BPhSE)₃(Ⅲ)和Eu(ClO₄)₃(β-BPhSE)₄·2H₂O(Ⅳ)的合成及性质。     

铬酸根桥联Cu(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)链状配位聚合物的合成及性质

设计合成了2个一维链状铬酸根桥连的配位聚合物(NH₄)₂[Cu(NH₃)₂(CrO₄)₂](1)和(NH₄)₂·[Ni(NH₃)₂(CrO₄)₂](2), 并对其进行了X射线单晶结构分析、 热重-差热分析和多种磁学测试. 晶体结构分析表明, 2个配合物的晶体均属于三斜晶系, 空间群均为P1. 配合物1的晶胞参数为: a=0.59090(12)nm, b=0.6929(3) nm, c=0.73740(15) nm, α=107.03(4)°, β=92.79(3)°, γ=112.44(2)°; 配合物2的晶胞参数为: a=0.56987(7)nm, b=0.69972(9) nm, c=0.73335(8)nm, α=104.929(3)°, β=96.121(3)°, γ=112.325(4)°. 热重分析结果表明, 配合物1和2均在150 ℃左右开始分解, 生成H₂Cr₂CuO₅和H₂Cr₂NiO₅, 在410 ℃以上继续分解, 脱水得到相应的氧化物. 配合物的变温磁化率测试结果表明, 相邻Cu(Ⅱ)离子(配合物1)或Ni(Ⅱ)离子(配合物2)之间存在较弱的反铁磁相互作用; 低温变场和交流磁化率测试结果表明, 2个配合物均为反铁磁体.     

稀土氨基酸络合物的研究(Ⅰ)——一氯化三甘氨酸二水合谱的晶体结构

在水溶液中培养了甘氨酸镨、钕的针状晶体,元素分析结果表明可用Ln(Gly)₃Cl₃·3H₂O表示(Ln为Pr,Nd;Gly为甘氨酸)。用X射线衍射方法测定了Pr(Gly)₃Cl₃·3H₂O的单晶结构,其结构式为{[Pr(Gly)₃·(H₂O)₂]·Cl₃·H₂O}_n,属正交晶系,空间群P2₁2₁2₁,每一晶胞中有4个络合单元,形成一维链式聚合物·晶胞参数如下:α=4.779(1)Å,b=12.052(3)Å,c=30.953(11)Å。络合单元中镨为九配位,其配位多面体为畸变的三冠三角棱柱体。     

三氟甲基取代叔丁基亚磺酰亚胺的不对称aza-Morita-Baylis-Hillman反应

三氟甲基取代的N-叔丁基亚磺酰亚胺和α, β-不饱和羰基化合物在三乙烯二胺(DABCO)和Ti(OⁱPr)₄共催化下反应，实现了底物诱导的不对称aza- Morita-Baylis-Hillman反应，以高产率(49%~97 %)，高非对映选择性(dr>99/1)合成了一系列N-叔丁基亚磺酰基-α-甲亚基-β-三氟甲基-β-氨基酸酯产物。该产物经脱保护、关环可进一步转化为光学纯的α-甲亚基-β-三氟甲基-β-内酰胺类化合物，产物结构经¹H NMR、 ¹³C NMR和HR-MS确证。      

烯基取代的甲酸态四氢叶酸辅酶模型的合成及其碳单元转移反应

以邻苯二胺和乙酸为原料,经3步反应合成了8种烃基乙烯基取代的苯并咪唑盐,其结构用元素分析,¹HNMR,IR,MS和UV-Vis进行了表征,并以其作为取代的甲酸态四氢叶酸辅酶模型,同亲核试剂(格氏试剂)反应得到烃基乙烯基取代的一碳单元完全转移的产物α,β-不饱和酮,为α,β-不饱和酮的合成提供了一种简便的仿生合成新方法.     

明胶/Fe2S3纳米生物复合物形成反应的热力学及明胶构象变化

在pH=7.40条件下,采用一锅化学反应法制得水溶性明胶/Fe₂S₃纳米生物复合物,扫描电镜照片显示Fe₂S₃颗粒为棒状.根据吸光度与Fe₂S₃浓度关系,由Benesi-Hildebrand方程计算了不同温度下反应的形成常数K (293 K: 14.47×10² L·mol^-1; 297 K: 9.24×10² L·mol^-1; 309 K: 1.70×10² L·mol^-1)及对应温度下反应的热力学参数(Δ_rG_m = -17.88/-16.68/-13.09 kJ·mol^-1; Δ_rH_m = -105.57 kJ·mol^-1; Δ_rS_m = -299.28 J·K^-1·mol^-1),结果表明明胶/Fe₂S₃纳米生物复合物的形成反应是自发的放热过程,且为焓驱动.傅里叶变换红外光谱表明,Fe₂S₃主要与明胶大分子肽链中的酰胺键结合;对红外光谱进行去卷积拟合,结果表明:明胶蛋白质的 α-螺旋含量减少,β-折叠含量明显增加.结合紫外和红外光谱测试结果对复合物的形成机理作了初步的推测:首先Fe³⁺与明胶大分子中的酰胺键结合形成明胶/Fe³⁺复合物,然后S^2-与明胶/Fe³⁺中的Fe³⁺形成明胶/Fe₂S₃复合物.     

基于一氧化碳、二氧化碳和氧气分子吸附为探针的碳化钼、碳化钨、氮化钼和氮化钨的表面化学性质：密度泛函理论分析

作为具有吸引力的电极材料,过渡金属碳化物与氮化物被应用在许多电化学储能及能量转换领域. 本工作中,通过密度泛函理论计算,以及一氧化碳 （CO）, 二氧化碳（CO₂）和 氧气（O₂）分子的吸附来表征钼和钨的碳化物及氮化物,如碳化钼（Mo₂C）、碳化钨（W₂C）、氮化钼（Mo₂N）和氮化钨（Mo₂C）的表面化学性质. 这些探针分子可为研究钼和钨的碳化物及氮化物表面在酸性/碱性的氧化还原性质提供衡量方法. 计算结果表明,CO₂分子的吸附发生在路易斯碱位,其碱性降低顺序为α-W₂C(001) > α-W₂N(001) > β-Mo₂C(001) > γ-Mo₂N(100). 此外,CO和O₂分子吸附可用于评估上述碳化物及氮化物的还原能力,其还原性减小顺序为β-W₂C(100) > α-Mo₂C(100) > α-W₂N(001) > α-W₂C(001) > β-Mo₂C(001) > γ-Mo₂N(100). 由于还原本性,使得上述这些碳化物和氮化物成为在各种催化反应中有可能取代贵金属的良好候选材料.     

Cp2TiCl2/BuiMgBr/THF体系还原二芳基二硒醚

有机硒化合物具有生物活性[14],将硒基团引入到有机分子的一般方法是使亲核性的硒金属盐与亲电试剂反应 .二芳基二硒醚是制备有机硒化合物的重要中间体 .当它被还原时转化为硒负离子 ,被卤素等氧化时转化为亲电的硒试剂 .还原二硒醚通常使用ＮａＢＨ4[5 ],最近报道一些新的方法 ,如使用水合肼 /甲醇钠体系[6 ],Ｓｍ/ＨｇＣｌ2 体系[7].本文报道Ｃｐ2 ＴｉＣｌ2 /ＢｕｉＭｇＢｒ/ＴＨＦ体系还原二芳基二硒醚 .1　结果与讨论Ｃｐ2 ＴｉＣｌ2 与ＢｕｉＭｇＢｒ反应产生的钛氢化物是一种强的还原剂[8].在室温下 ,钛氢化物很容易与二硒醚反应生成…     

高催化活性M-BHT(M=Co， Cu)电催化还原CO2为CH4的密度泛函理论研究

具有独特电子结构和丰富催化位点的二维金属有机框架材料是具有高活性的CO₂还原反应的电催化剂. 本文基于密度泛函理论(DFT)计算, 发现单层Co-BHT(BHT=benzenehexathiol, 苯六硫醇)将CO₂还原为CH₄时具有很高的催化活性. 吉布斯自由能变化计算结果表明, 在Co-BHT上将CO₂还原成CH₄的最佳反应路径为CO₂→^*COOH→^*CO→^*CHO→^*CHOH→^*CH→^*CH₂→^*CH₃→CH₄; 整个反应的速度控制步骤为^*CO→^*CHO; 速度控制步骤的吉布斯自由能变化(ΔG_L)为0.66 eV, 比在二维Cu-C₃N₄(ΔG_L=0.75 eV)和传统的Cu(211) 表面(ΔG_L=0.74 eV) 将CO₂还原为CH₄的吉布斯自由能变化都小. 而在单层Cu-BHT表面的反应路径和速度控制步骤 (CO₂→^*COOH)与Co-BHT均不同, 且ΔG_L为0.76 eV. 与Cu-BHT相比, Co-BHT将CO₂还原为CH₄的ΔG_L更低, 这可能归因于Co-BHT的d能带中心高于Cu-BHT, 导致Co-BHT与中间体的相互作用更强.     

ClONO2与Cl(2P3/2)的反应机理

在密度泛函理论B3LYP/6-31G^*水平上,研究了ClONO₂+Cl(²P_3/2)Cl₂+NO₃和ClONO₂+Cl(²P_3/2)ClO+ClONO(cis)及ClONO₂+Cl(²P_3/2)ClOCl+NO₂的反应机理.计算得到各可能反应途径的过渡态,并经过内禀反应坐标(IRC)分析加以证实.反应ClONO₂+Cl(²P_3/2)Cl₂+NO₃反应活化能垒最低,为4.5kJ/mol,是反应主通道.     

Mechanistic Study of the Rhodium‐Catalyzed [3+2+2] Carbocyclization of Alkenylidenecyclopropanes with Alkynes

A systematic theoretical study has been performed on the recently reported Rh^I‐catalyzed [3+2+2] carbocyclization reactions between alkenylidenecyclopropanes (ACPs) and alkynes. With the aid of theoretical calculations, two possible mechanisms, that is, alkene‐carbometalation‐first and alkyne‐carbometalation‐first mechanisms, are examined in this study. In the oxidative addition step, the possibility of reaction on either the distal or proximal C? C bond of the cyclopropane group has been evaluated. The calculations indicate that the alkene‐activation‐first mechanism is more favored for the overall catalytic cycle. This mechanism involves four steps, that is, oxidative addition of the distal (rather than the proximal) C? C bond of cyclopropane group, alkene carbometalation, alkyne carbometalation, and reductive elimination. The rate‐determining step in the overall catalytic cycle is the carbometalation of the alkyne (i.e., the alkyne‐insertion step) and this step also determines the regioselectivity. Finally, the origin of the regioselectivity is determined by the steric effect (i.e., the steric crowding between the electron‐withdrawing group on alkyne and other ligands on the rhodium center) in the alkyne‐insertion step.     

四丁基季鏻羧酸盐离子液体的物理化学性质与CO2溶解度

在298.15-348.15 K温度范围内,测定了四种四丁基季鏻羧酸盐离子液体([P₄₄₄₄][CA])的密度、粘度、折射率、电导率等物理化学性质,得出了其随温度的变化关系,并获得了不同温度下该类离子液体的热膨胀系数。其次,在1个大气压和313.15 K温度下,测定了CO₂在该类离子液体中的溶解度,结果表明,四丁基季鏻丁酸盐吸收CO₂的性能最好,吸收量为0.4 mol·mol^-1,平衡时间小于5 min。     

不同晶相结构二氧化锰催化完全氧化乙醇

采用水热合成法制备了α-MnO₂、β-MnO₂、γ-MnO₂和δ-MnO₂催化剂, 运用N₂吸脱附实验、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和H₂程序升温还原(H₂-TPR)等方法对催化剂进行了表征, 并将催化剂用于催化完全氧化乙醇反应中, 考察了不同晶型MnO₂催化剂催化氧化乙醇活性的差异, 探讨了催化剂晶型结构与催化氧化活性的关联. 结果表明, 不同晶型的MnO₂催化剂催化氧化乙醇活性差异显著, 活性顺序为α-MnO₂>δ-MnO₂>γ-MnO₂>β-MnO₂. 系列表征结果显示, 晶体结晶度和比表面积不是影响不同晶型MnO₂催化剂活性的主要原因, α-MnO₂催化剂具有的较高晶格氧浓度和较高的可还原性是其具有良好催化氧化乙醇活性的关键因素.     

一氧化碳分子在Pt/t-ZrO2(101)表面的吸附性质

运用广义梯度密度泛函理论(GGA-PW91)结合周期平板模型方法,研究了CO分子在完整与Pt负载的四方ZrO2(101)表面的吸附行为.结果表明:表面第二层第二氧位和表面第二桥位分别为CO分子和Pt原子在完整ZrO2(101)表面的稳定吸附位,且覆盖度为0.25ML(monolayer)时均为稳定吸附构型,吸附能分别为56.2和352.7kJ·mol-1.CO分子在负载表面的稳定吸附模式为C-end吸附,吸附能为323.8kJ·mol-1.考察了CO分子在负载表面吸附前后的振动频率、态密度和轨道电荷布居分析,并与CO分子和Pt原子在ZrO2表面的结果进行比较.结果表明,C端吸附CO分子键长为0.1161nm,与自由的和吸附在ZrO2表面后的CO相应值(0.1141和0.1136nm)相比伸长.吸附后C―O键伸缩振动频率为2018cm-1,与自由CO分子相比发生红移;吸附后CO带部分正电荷,电子转移以Pt5dCO2π的π反馈机理占主导地位.