铂钌团簇及电荷对甲醇活性的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)对钌掺杂的铂团簇阳离子([Pt_nRu_m]⁺, m + n = 3, n ≥ 1)活化甲醇C―H和O―H键反应进行了理论研究;探讨了电荷对[Pt_nRu_m]团簇反应活性的影响。电荷分析表明:(1) [Pt₃]⁺团簇中正电荷在三个Pt原子上均匀分布;掺杂Ru原子后,正电荷主要分布在Ru原子上; (2)首先活化C―H键时[Pt_nRu_m]⁺的反应活性比[Pt_nRu_m]明显提高;首先活化O―H键时只有[Pt₃]⁺比[Pt₃]团簇的反应活性有明显提高。本研究可为金属团簇调控的C―H键和O―H键的活化提供更深入的理解。     

4-溴-5-甲基靛红的Baeyer-Villiger氧化反应

Baeyer-Viliger反应是由酮制备酯的重要方法^[1].氧化剂通常有两类:(1)有机过酸;(2)过硫酸钾/硫酸(Caro酸).由于靛红结构特殊,我们分别以单过邻苯二甲酸^[2]和过硫酸钾/硫酸^[3]为氧化剂氧化4-溴-5-甲基靛红(1).     

烷氧自由基引发1,5-氢原子转移实现C(sp3)—H键官能团化的研究进展

分子内氢原子转移(HAT)是实现远程C(sp³)—H键官能化的有效方法.烷氧自由基作为有机合成中的重要中间体,其参与的分子内氢原子转移反应一直倍受关注.特别是随着可见光催化技术的发展,在温和条件下就可以生成烷氧自由基,为烷氧自由基引发的远程C(sp³)—H键官能团化反应提供了新的平台.综述了近五年来烷氧基自由基产生的不同方法及其引发的分子内1,5-HAT反应在C(sp³)—H键官能团化方面的研究进展.     

基于N-亚硝基导向的芳烃C(sp2)—H键官能团化研究进展

近年来,N-亚硝基通过与过渡金属螯合协同活化芳烃C(sp²)—H键,成功构建了C—C键和C—杂原子键的例子已有报道.它基于内部N—N键的氧化断裂,在反应过程中无需添加外部氧化剂,反应结束后可自行离去,发展成为一种新型高效的导向基团,受到了研究者的广泛关注.总结了基于N-亚硝基导向的芳烃C(sp²)—H键官能团化的最新研究进展.     

α-氨基酸及其酯化物侧链对其β-环糊精复合物稳定常数的影响

为了探索α-氨基酸及其酯化物的侧链R基团对其与环糊精非共价复合物结合强度的影响, 将一定摩尔比的β-环糊精(β-CD)分别与L型正缬氨酸(n-Val)、 亮氨酸(Leu)、 苯丙氨酸(Phe)、 天冬氨酸(Asp)、 天冬氨酸-4-苄酯(Asp-4-benzyl ester)和天冬氨酸-4-叔丁酯(Asp-4-t-butyl ester)在室温下混合, 反应平衡后采用电喷雾电离质谱进行竞争反应检测, 并以改进的质谱滴定结合曲线拟合法计算结合常数. 结果表明, 它们均可形成摩尔比为1∶1的非共价复合物. 在2组竞争反应中, 复合物的结合强度顺序分别为[β-CD∶Asp-4-benzyl ester+H]⁺>[β-CD∶Asp-4-t-butyl ester+H]⁺>[β-CD∶Asp+H]⁺以及[β-CD∶Phe+H]⁺>[β-CD∶Leu+H]⁺>[β-CD∶n-Val+H]⁺. 质谱滴定曲线拟合法测得[β-CD∶n-Val+H]⁺, [β-CD∶Asp+H]⁺, [β-CD∶Asp-4-t-butyl ester+H]⁺, [β-CD∶Asp-4-benzyl ester+H]⁺, [β-CD∶Leu+H]⁺和[β-CD∶Phe+H]⁺的稳定常数(lgK_st)分别为1.81, 2.54, 3.14, 3.26, 3.36和3.67, 结合强度依次增强. 竞争反应的定性分析结果与质谱滴定定量法测得结合强度结果的趋势一致. 由于所选用的α-氨基酸及其酯化物客体的羧基端(—COOH)和氨基端(—NH₂)均相同, 且都为亲水基团, 仅有侧链R基团不同, 因此在溶液中客体分子受疏水驱动与β-CD主体靠近并结合时, 侧链R基团的疏水力和极性2个因素起重要作用. 由于客体分子体积小, 其碳端的羧基还可与β-CD大口或小口边缘的羟基形成氢键, 使复合物更加稳定.     

二苯并噻吩及其氧化物与离子液体相互作用的理论研究

采用密度泛函理论方法比较了DBT/DBTO₂和[BMIM]⁺[PF₆]^-/[BMIM]⁺[BF₄]^-的相互作用。对最稳定的[BMIM]⁺[PF₆]^-、[BMIM]⁺[PF₆]^--DBT、[BMIM]⁺[PF₆]^--DBTO₂、[BMIM]⁺[BF₄]^-、[BMIM]⁺[BF₄]^--DBT、[BMIM]⁺[BF₄]^--DBTO₂进行了NBO和AIM分析。结果表明,DBT和[BMIM]⁺[PF₆]^-/[BMIM]⁺[BF₄]^-中的咪唑环彼此相互平行,NBO和AIM分析表明它们之间发生了π-π相互作用。H1'和H9'形成的F…H氢键有利于π-π堆积作用的形成。DBTO₂倾向于趋近C2-H2和甲基基团形成O…H相互作用;DBTO₂优先吸附在[BMIM]⁺[PF₆]^-/[BMIM]⁺[BF₄]^-。在模拟油中,[BMIM]⁺[PF₆]^-和[BMIM]⁺[BF₄]^-离子液体对DBTO₂的萃取能力大于DBT,其原因是可能是DBTO₂具有较大的极性和O…H与F…H的氢键作用。     

甲烷氧化偶联催化剂的研究

甲烷氧化偶联是化学工作者十分重视的新课题,并做了许多研究工作,Benson以氯为氧化剂在1700℃高温下反应^[1],Keller等使甲烷在金属氧化物格子氧上反应^[2],Hinsen等以PbO/Y-Al₂O₃做催化剂,氧做氧化剂进行偶联^[3],但乙烯和乙烷的选择率很低,J. H. Lunsford等则用Li₂O/MgO做催化剂,氧为氧化剂把乙烯和乙烷的总收率提高到19.4％^[4],但乙烯的收率低于乙烷。     

亚胺自由基引发的1，5-氢原子转移反应研究进展

通过亚胺自由基引发的1，5-氢原子转移（Hydrogen Atom Transfer，HAT）途径实现C(sp³)−H键官能团化，可避免导向基团和当量氧化剂的使用，因而引起了研究人员的广泛关注。近年来，过渡金属和可见光氧化还原体系的发展为高效可控产生亚胺自由基提供了可靠的方法。本文根据亚胺自由基的来源分类总结了亚胺自由基引发的1，5-氢原子转移实现C(sp³)−H键官能团化反应。      

青蒿素类似物的立体专一性合成

青蒿素(1)是从青蒿中分离到的一个具有独特结构的抗疟新药.它的结构包含一个C—O—O—C基团并连接着C—O—C—O—C的交替排列,这种特殊的结构可能与其抗疟活性有关.我们曾用青蒿酸(2)进行光敏氧化,经由⊿⁵-烯-4-氢过氧化物3合成了天然青蒿素B(4)^[1].因而若从5得3的双氢化合物6,再经臭氧化和内分子缩酮反应,似可在C₄和C₆位之间架一个过氧桥,从而得到一个类似青蒿素结构的化合物.根据这一设想,我们已成功地合成了这个化合物.具有这种独特结构的过氧化物还是首次被合成.     

过渡金属催化重氮化合物参与的芳烃碳(sp~2)-氢键官能团化研究进展

碳-氢键官能团化已经成为化学中最重要的研究课题之一.控制碳-氢键官能团化的区域选择性在目前是最关键的问题,同时也很具有挑战性.过渡金属催化的重氮化合物的有机转化,例如杂-氢键插入、环丙烷化、交叉偶联反应以及烷基碳-氢[C(sp~3)—H]键官能化反应发展比较成熟,但是芳烃的碳-氢[C(sp~2)—H]键官能团化反应研究较少.这篇综述总结了过渡金属催化重氮化合物参与的芳烃的碳-氢[C(sp~2)—H]键官能团化反应研究进展.为了实现反应的选择性,有两种策略运用在其中.一种是导向的碳-氢(C—H)键活化,主要得到邻位碳-氢键官能团化产物;另外一种是非导向策略,主要表现出对位选择性.对一些代表性的例子也做了机理介绍.     

钯/Xu-Phos催化对映选择性多米诺Heck/远程C(sp~2)—H烷基化反应合成手性螺环化合物

<正>手性螺环是很多生物活性天然产物、手性配体和催化剂的重要骨架.由于其独特的立体结构,手性螺环常被应用于药物研发中^[1],开发一步构建螺环手性中心的高效方法具有非常重要的意义.近些年,国内外课题组报道了一些合成外消旋螺环的方法^[2-6](Scheme1,a).其中,利用多米诺Heck/分子内C—H烷基化反应构建螺环化合物的研究也取得了较大进展,     

含功能取代基的C2Mo2簇合物的合成与晶体结构测定

利用苯乙炔或丙炔醇与[Mo(CO)₂(η⁵-C₅H₄R¹)]₂[R¹＝C(O)Me,C(O)OEt,C(O)Ph]的反应合成了6个新的炔烃配位的双钼化合物[Mo(CO)₂(η⁵-C₅H₄R¹)]₂(μ-η²,η²-(CH=CR²)[R¹＝C(O)Me,R²＝Ph,1;R¹＝C(O)OEt,R²＝Ph,2;R¹＝C(O)Ph,R²＝Ph,3;R¹＝C(O)Me,R²＝CH₂OH,4;R¹＝C(O)OEt,R²＝CH₂OH,5;R¹＝C(O)Ph,R²＝CH₂OH,6],并对这些化合物进行了C/H元素分析,IR,¹HNMR等表征.晶体X射线衍射分析结果表明,化合物1属单斜晶系,P2₁(＃4)空间群,晶胞参数a＝0.7671(2)um,b＝0.8365(2)nm,c＝1.8308(3)nm,β＝98.34(1)°,V＝1.1623(5)um³,Z＝2,D_c＝1.772g·cm^-3,F(000)＝616,R＝0.041,R_w＝0.045.     

二氧化钛微粒存在下表面活性剂光催化分解机理的研究

半导体微粒子(二氧化钦等)在光照射下产生强烈的氧化能力,可以把水和空气中的许多难分解有毒有机污染物氧化分解为二氧化碳、水等无机物。该方法分解速度快、除净度高,有着很大的应用前景^[1~3]。在过去几年里,我们广泛地报导了在二氧化钦半导体微粒子催化下表面活性剂^[3,4]、农药^[5]氰化物困等环境污染物的光催化分解。烷基、芳香基及含氧碳氢基团可被氧化分解为二氧化碳和水^[4];有机化合物中的卤素^[5]、磷川、硫^[8]氮^[9]原子分别被光分解为卤素离子、磷酸根离子、硫酸根、按和硝酸根离子。因多相光催化反应十分复杂,目前对光催化分解过程,特别是中间化合物的生成及其浓度变化了解很少,甚至连光致电子及空穴的反应也并不十分明确。     

碱金属离子与三肽复合物的气相裂解反应

为了探索侧链R基团对碱金属离子与多肽复合物气相裂解反应的影响, 采用电喷雾电离质谱法研究了碱金属离子Li⁺, Na⁺和K⁺分别与甘氨酸三肽(GGG)、 甘氨酰-苯丙氨酰-甘氨酸三肽(GFG)和甘氨酰-甘氨酰-苯丙氨酸三肽(GGF)形成的复合物的气相裂解反应. 质谱定性实验结果表明, Li⁺, Na⁺和K⁺与GGG, GFG或GGF在气相中可以形成稳定的复合物, 配合比为1∶1或2∶1. 竞争反应质谱图显示, GGG, GFG或GGF与碱金属离子形成的复合物的质谱峰丰度按Li⁺, Na⁺, K⁺顺序依次下降, 表明随着碱金属离子半径的增加, 它们与三肽的结合强度依次减弱. 碰撞诱导解离显示, 母体离子[GGG+Na]⁺, [GGF+Na]⁺和[GFG+Na]⁺ 的质心碰撞能量E(CM)₅₀数值分别为1.94, 1.76和1.63 eV. 通过质谱滴定法测得[GGG+Na]⁺, [GFG+ Na]⁺和[GGF+Na]⁺ 的结合常数lg\begin{array}{c}{K}_{a_1}\end{array}分别为5.30, 5.25和5.17. 质谱法定量结果进一步确认复合物的稳定性顺序为[GGG+Na]⁺>[GGF+Na]⁺>[GFG+Na]⁺, 表明由于空间位阻的影响, 侧链R基团含有苄基的GFG或 GGF与Na⁺的键合强度要小于侧链R全部为H的GGG. 串级质谱分析结果显示, 碱金属化的GGG断裂位点较多, 可解离出丰富的金属化a₂, b和y型碎片离子, 而碱金属化的GGF和GFG解离出的金属化y型离子较多, b型离子其次, 金属化a型离子几乎没有. 此外, 双碱金属化的GGF可解离出较多金属化y型离子. 复合物[GGF+Na]⁺的裂解曲线显示, 当碰撞能量为25 eV时, [y₂+Na-H]⁺ 和[b₂+Na+OH]⁺为主要碎片离子, 当碰撞能量>40 eV时, 只有[b₂+Na+OH]⁺ 碎片离子占有优势数量. 根据质子化三肽裂解机理可以推测, 钠化GFG裂解后生成含噁唑酮的[b₂+Na]⁺离子, 该离子经过一系列过渡态生成[a₂+Na]⁺(2-苄基-4-咪唑酮), 而不是常见的亚胺离子.     

离子液体对甲基丙烯醛氧化酯化反应的影响

异丁烯氧化制备甲基丙烯酸甲酯(MMA)是一条极具优势、清洁高效的工艺技术路线.但甲基丙烯酸甲酯极易聚合^[1],故异丁烯三步法及传统的丙酮氰醇法均在酯化过程中加入对苯二酚、对羟基苯甲醚、2,4-甲基-6-叔丁基苯酚等有机物作为阻聚剂^[2].而甲基丙烯醛直接氧化酯化为MMA时,碱性和加热的反应条件使MMA更易聚合^[3].因而防止MMA在反应过程中的聚合成为工艺技术的关键问题.本文在甲基丙烯醛一步氧化酯化生成MMA的反应体系中添加离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bm im]PF₆),结果表明,该离子液体既能提高MMA的选择性还有效防止MMA的聚合.     

meso-四-(3-N-甲基吡啶)卟啉与钴反应的分光光度研究

水溶性卟啉衍生物作为光度试剂在分析化学中已得到广泛的应用。在测定某些过渡金属元素时具有极高的灵敏度(ε值为2-5×10⁵)^[1]。meso-四-(3-N-甲基吡啶)卟啉[T(3-MPy)P]与铜^[2]、锌^[3]、铅^[4]的反应都已进行研究。本文对T(3-MPy)P与钴的反应进行了初步的研究。T(3-MPy)P的结构如右图。     

锰催化苄基C—H键氟化反应机理的理论研究

采用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT),对锰催化剂Mn^III(salene)F作用下苄基C—H键氟化反应的机理进行了深入的理论研究。对该反应中涉及到的重要中间体和过渡态的能量、Mulliken电荷分布、前线分子轨道等进行了分析。计算结果表明采用[Mn^IV(OH)(salene)F]和[Mn^IV(salene)F₂]为催化剂催化苄基C—H键氟化反应所需的能垒分别为11.5 kcal·mol^-1和7.6 kcal·mol^-1。可见采用双氟催化剂[Mn^IV(salene)F₂],氟化反应的能垒较低,更有利于苄基C—H键的氟化。通过轨道分析,给出了反应过程中详细的电子转移情况,从本质上分析了苄基氟化反应的机理。研究表明中心金属上的氧原子可以获得和失去电子,在C—H活化过程中起到传递电子的作用。在电子转移过程中,Mn原子是最终的电子接受体。以上结果很好地解释了实验现象,为进一步研究金属催化C—H键氟化反应提供理论支持。     

Ti-ZSM-5和B-ZSM-5分子筛大单晶的合成

具有ZSM-5结构的含钛和含硼分子筛是催化性能良好的新型杂原子分子筛,可分别作为碳氢化合物的氧化反应^[1]和制备高纯异丁烯的催化剂^[2]。近年来,有关这2种分子筛的合成已见报道^[1~4]。但其合成均采用碱性介质,成核和晶化都比较快,因此未能得到生长完美的杂原子ZSM-5型分子筛大单晶。     

咪唑并[1,2-a]吡啶C-3位C—H官能团化研究进展

3-取代咪唑并[1,2-a]吡啶类化合物是一类重要的含氮稠环化合物,在医药、材料等领域具有广泛的应用价值.C-3位C—H官能团化是构建3-取代咪唑并[1,2-a]吡啶类化合物的简单有效方法.按咪唑并[1,2-a]吡啶C-3位的成键类型(C—C、C—S/Se、C—N/P)进行分类,主要介绍了近几年来咪唑并[1,2-a]吡啶等氮杂稠环化合物C-3位C—H官能团化反应进展,并对今后发展作出了展望.     

1,2-双(2,4,6-三溴-3-甲基苯氧基)乙烷的合成

卤代二苯氧基烷烃是一类广泛应用的阻燃剂,其通式如下: 迄今已见诸文献的除m不同的品种外,已有20种以上^[1],其中应用最广泛并已工业化生产的是1,2-双(2,4,6-三溴苯氧基)乙烷^[2].