Fukui函数和局域软度应用于亲电加成反应的区位选择性的研究

Fukui函数、局域软度、广义Fukui函数以及广义软度通常被称为反应描述符。使用它们研究和探讨了HCl与不对称烯烃以及溴苯硒与不对称苯乙烯的亲电加成反应的区位选择性。在MP2/6-311++G(d, p)理论水平下,采用有限差分方法计算这些反应描述符,同时也使用ABEEMσπ方法进行了计算。ABEEMσπ模型下的局域软度和广义局域软度,分别结合局域硬-软酸碱(HSAB)原理,得出亲电试剂氯化氢与溴苯硒,更容易进攻不对称乙烯和苯乙烯中的马氏碳原子,符合马氏规则。而有限差分方法不能完全地解释该系列反应的区位选择性。此外,主要产物所对应的马氏碳原子的广义局域软度值,就能够预测出此类反应的活性序列,所得结果与速率常数有很好的关联。     

ABEEM-σπ模型预测典型不对称烯烃加成反应的机制

根据ABEEM-σπ模型计算的Fukui函数、局域软度、全局硬度和电荷分布等物理量,应用硬软酸碱原理和最大硬度原理,合理地解释了典型不对称烯烃加成反应的机制．     

Diels-Alder反应中的次级轨道效应

利用概念密度泛函理论下的局域软度和广义局域软度,结合局域硬软酸碱(HSAB)原理,研究环戊二烯与CH2=CHCOCnH2n+1之间的Diels-Alder反应的立体选择性,其中活性因子均是由ABEEMσπ模型获得.与以往不同的是,除了将主要参与反应的4个原子作为反应中心之外,还将产生次级轨道效应(SOI)的2个原子也作为参与反应的一部分.得到的结果表明,所有反应的立体选择性均与实验结果取得了很好的一致性,由此提出了一种定量快速处理包含次级轨道效应的Diels-Alder反应的立体选择性的方法.     

β-丙内酯的反应性分析

利用原子键电负性均衡方法研究了β丙内酯与不同亲核试剂的反应性.研究表明,Fukui函数不是决定反应选择性的唯一因素,而局域意义的软硬酸碱原理可用来理解此类反应性.     

芳香化合物亲核、亲电反应活性的理论预测和实验反应速率的相关性研究

选择自然布局分析(NPA)电荷、Hirshfeld电荷、分子范德华表面1.6?处的静电势、最低未占据轨道(LUMO)成分、分子范德华表面1.6?处的平均局部离子化能、简缩福井函数和简缩双描述符来预测芳香族化合物亲核加成、亲核取代和亲电反应的活性位点,并分析理论预测结果和实验反应速率之间的相关性.发现这些方法都能准确地预测反应的活性位点.还发现不管对亲核反应还是对亲电反应,体现局部电子硬度的方法,如Hirshfeld电荷和分子范德华表面1.6?处的静电势,其预测结果的大小能较好地反映实验反应速率的相对大小,而体现局部电子软度的方法,简缩福井函数和简缩双描述符,其预测结果和实验反应速率的相关性较小.     

ABEEM-σπ模型在典型Diels-Alder反应立体选择性上的应用

利用ABEEM-σπ模型对Diels-Alder反应进行了理论研究,通过计算原子和π键区域的局域软度值,应用局域软度理论对典型的Diels-Alder反应的较高立体选择性给出了合理解释.     

ABEEMσπ和OPLS-AA力场对蛋白质GA88/GB88的分子动力学模拟

将原子与键电负性均衡方法融入分子力学方法,即利用ABEEMσπ浮动电荷力场与ABEEM-7P水模型相结合的方法及OPLS-AA固定电荷力场方法,对GA88和GB88蛋白进行了水溶液(温度295 K)和真空中的分子动力学模拟.比较两种方法得到的两个蛋白质的结构与实验结构的均方根偏差,分析了两种方法得到的两个蛋白质的回旋半径、氢键分布、径向分布及电荷分布情况.结果表明,ABEEMσπ和OPLS-AA力场均能正确模拟蛋白质结构,得到的各项偏差值接近,但从各偏差的波动大小可见,ABEEMσπ力场的模拟更稳定;回旋半径模拟很好地体现了蛋白质的"电致紧缩"现象;氢键分布、径向分布及电荷分布表明,与OPLS-AA固定电荷力场相比,ABEEMσπ浮动电荷力场能更好地体现蛋白质和周围水分子的极化效应.     

手性双官能硫族化合物催化烯烃的不对称亲电硫化反应

手性含硫化合物在药物化学和不对称合成领域中应用广泛,发展这类化合物的新合成方法是有机合成化学的重要任务.烯烃的不对称亲电硫化反应为手性含硫化合物的合成提供了一条方便的途径,通过这种方式不仅可以在烯烃母体分子上引入一个含硫基团,同时也能够引入另外一个重要的官能团.我们课题组设计、合成了一系列手性双官能硒醚/硫醚催化剂,并成功将其应用在不同种类烯烃的分子内和分子间的不对称三氟甲硫基化、烷硫基化和芳硫基化反应,高对映选择性地合成了各种手性含硫化合物.总结了我们课题组在手性双官能硒醚/硫醚催化的烯烃不对称亲电硫化反应中的研究进展,并对该领域的发展进行展望.     

对映选择性亲电氟化反应研究进展

含氟有机化合物, 特别是手性氟化物在医药、农药及功能性材料等相关领域的作用备受注目. 尽管在分子中有立体选择性地引入一个氟原子一直是有机化学家面临的一个挑战性问题, 近年来在化学家们的不断努力下, 对映选择性氟化反应研究取得重要进展. 高光学活性的手性氟化物可通过手性亲电氟化试剂诱导的立体选择性氟化反应, 基于底物的手性氟化反应以及手性催化剂诱导的不对称催化氟化反应等来制备. 特别是, 手性金属配合物和有机催化剂诱导的不对称催化氟化反应被广泛应用于各类手性氟化物的合成, 已成为不对称氟化反应研究的热点. 全面介绍对映选择性亲电氟化反应研究概况和最新进展, 讨论各种不对称氟化反应的特点及应用范围.     

从头算和ABEEMσπ/MM对(CH_3OH)_n(n=3～12)和[Na(CH_3OH)_n]~+(n=3～6)体系的研究

采用从头算方法(ab initio)和原子-键电负性均衡浮动电荷分子力场方法(ABEEMσπ/MM),对甲醇团簇(CH_3OH)n(n=3~12)和[Na(CH_3OH)_n]~+(n=3~6)体系的结构、电荷分布和结合能进行研究.依据从头算结果构建上述体系的ABEEMσπ/MM浮动电荷势能函数,并确定相关参数.结果表明,ABEEMσπ/MM所获得的结构和结合能等均优于OPLS/AA力场,并与从头算结果相符,其中键长的平均绝对偏差(AAD)小于0.004 nm,键长、键角和结合能的相对均方根偏差(RRMSD)分别小于3.8%,1.7%和6.8%;电荷分布与从头算结果的线性相关系数均大于0.99.     

蒽酮与β-硝基苯乙烯的不对称Michael加成反应

不对称催化Michael加成反应是一类重要的形成碳—碳键的反应,以蒽酮作为亲核试剂的不对称Michael反应报道甚少.以手性伯胺硫脲作为催化剂,对蒽酮与硝基苯乙烯的不对称有机催化Michael加成反应进行了研究.实验结果表明,所用的伯胺硫脲均具有较好的催化活性(80%～95%收率),其中硫脲4a得到了较高的对映选择性.对反应条件进行优化后,以乙醚为溶剂,使用5%摩尔分数催化剂4a和苯甲酸,研究了多个硝基苯乙烯类底物和蒽酮的Michael加成反应,获得了优异的化学收率(95%～98%)和较好的对映选择性(最高86%ee).     

重氮苯与不同亲核试剂结合选择性:共价与非共价作用分析

重氮苯与亲核试剂的作用方式及其反应机理一直未能被完全阐明. 基于密度泛函理论, 本文计算了 6种亲核试剂与重氮苯结合时的结合位点及反应过程中的反应坐标. 计算结果表明, 化学硬度可以作为预测不同亲核试剂与重氮苯结合位点的主要描述符. 基于复合物体系范德华表面的平均局域离子化能等参数, 还提出了可以定量预测重氮苯与亲核试剂结合反应活化能垒的描述符. 这些理论研究结果对理解重氮苯与亲核试剂的反应机制、 寻找更优反应条件具有重要意义.     

重氮苯与不同亲核试剂结合选择性:共价与非共价作用分析（英文）

重氮苯与亲核试剂的作用方式及其反应机理一直未能被完全阐明.基于密度泛函理论,本文计算了6种亲核试剂与重氮苯结合时的结合位点及反应过程中的反应坐标.计算结果表明,化学硬度可以作为预测不同亲核试剂与重氮苯结合位点的主要描述符.基于复合物体系范德华表面的平均局域离子化能等参数,还提出了可以定量预测重氮苯与亲核试剂结合反应活化能垒的描述符.这些理论研究结果对理解重氮苯与亲核试剂的反应机制、寻找更优反应条件具有重要意义.     

新型手性双膦配体的合成及其催化性能考察

以苯乙烯为原料,通过Sharpless不对称二羟基化反应合成高对映体纯的苯基乙二醇,经环化、亲核开环和取代反应转化为手性碳膦-氧膦型双膦配体.后者与[Rh(COD)Cl]2及NH4PF6作用生成手性膦-铑阳离子催化剂.在α-脱氢氨基酸衍生物的不对称氢化反应中,化学转化率为100%,对映选择性最高达到77?.     

手性磷酸催化的有机催化不对称反应

手性磷酸是近年来发展起来的一类新型高效、高对映选择性的Brønsted酸类有机催化剂, 已成功应用于催化不对称Mannich反应、还原胺化反应、Pictet-Spengler反应、aza-Diels-Alder反应和aza-Ene反应等许多重要的有机合成反应. 手性磷酸催化剂分子内同时含有Lewis碱性位点和Brønsted酸性位点, 可同时活化亲电与亲核底物. 作为一种新型双功能有机催化剂, 手性磷酸具有较高的催化活性和对映选择性, 催化剂最低用量可达0.05 mol%. 对各类手性磷酸催化剂在有机催化不对称合成反应中的应用研究进展, 以及不对称诱导反应的机理、手性磷酸的分子结构及反应条件对其催化活性和不对称诱导活性的影响进行了评述.     

消旋炔丙基磺酸酯的对映选择性亲核三氟甲氧基化反应

<正>随着自由基化学以及光氧化还原催化的发展,对消旋烷基亲电底物的催化不对称亲核取代反应已经取得了显著进展^[1-2],但是,针对含氟亲核试剂所参与的催化不对称亲核取代反应的研究仍然非常有限,主要是因为氟原子具有最大的电负性和除氢原子以外最小的原子半径,     

Grignard试剂与α-肉桂酰基环二硫缩烯酮的区域选择性加成反 应

乙基、丙基、丁基、苯基和苄基卤化镁等Grignard试剂与具有三个亲电中心的α-肉桂酰基环二硫缩烯酮类化合物2反应,加成反应发生在2中与芳基相邻的碳原子上,生成共轭加成产物3,反应具区域选择性。     

烯烃亲电加成定位理论的发展

早在1870年马尔可夫尼可夫〔1〕就提出了烯烃与卤化氢加成时的定位规则-氢原子加成到烯烃的连接氢原子较多的不饱和碳原子上,卤原子加到连接氢原子较少的不饱和碳原子上.随着烯烃加成机理研究的深入和有机化学电子理论的发展,人们对这一加成定位规则的认识也逐步深入. 1933年Kharasch等〔2〕发现,烯烃与HBr加成时,常常不遵守马氏规则.他指出,马氏规则只适用于烯烃亲电加成反应.在过氧     

新型聚合物固载的手性Salen Mn(Ⅲ)配合物催化的苯乙烯不对称环氧化反应特性研究

以交联聚苯乙烯(CPS)微球为载体,通过高分子反应和配位反应,简捷高效地制得一种新型的聚合物固载的手性Salen金属配合物催化剂Mn(Ⅲ)Salen-CPS.以间氯过氧苯甲酸(m-CPBA)为氧化剂、以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMO)为轴向配体,将该非均相手性Salen Mn(Ⅲ)催化剂用于苯乙烯的不对称环氧化反应,深入系统地研究了催化剂结构与反应条件对苯乙烯的不对称环氧化反应的影响.实验结果表明,在苯乙烯的不对称环氧化反应中,微球Mn(Ⅲ)Salen-CPS具有高的催化活性与良好的的对映体选择性,20℃下反应8h,苯乙烯的转化率可达85％;0℃下反应2h,产物的ee值可达58％.Salen配基中手性二胺的不对称环境与轴向配体NMO的加入均可明显地提高产物的对映体选择性;而反应温度、时间、溶剂的极性及催化剂用量等反应条件对苯乙烯的不对称环氧化反应也都有很大的影响.低温有利于产物的ee值的提高,苯乙烯的不对称环氧化反应适宜的反应温度为0℃;使用极性弱的溶剂,有利于催化剂的对映体选择性;当反应进行到一定程度,产物的ee值会出现最高值,其后ee值会随时间延长呈现下降趋势,在不同的反应条件下,ee值出现最大值的时间不同.     

聚合物固载的新型手性SalenMn(Ⅲ)配合物在苯乙烯不对称环氧化反应中催化性能的研究

以交联聚苯乙烯(CPS)微球为载体,通过高分子反应和配位反应,简捷高效地制得一种新型的聚合物固载的手性Salen金属配合物催化剂Mn(Ⅲ)Salen-CPS.以间氯过氧苯甲酸(m-CPBA)为氧化剂、以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMO)为轴向配体,将该非均相手性Salen Mn(Ⅲ)催化剂用于苯乙烯的不对称环氧化反应,深入系统地研究了催化剂结构与反应条件对苯乙烯的不对称环氧化反应的影响.实验结果表明,在苯乙烯的不对称环氧化反应中,微球Mn(Ⅲ)Salen-CPS具有高的催化活性与良好的的对映体选择性,20℃下反应8 h,苯乙烯的转化率可达85%;0℃下反应2 h,产物的ee值可达58%.Salen配基中手性二胺的不对称环境与轴向配体NMO的加入均可明显地提高产物的对映体选择性;而反应温度、时间、溶剂的极性及催化剂用量等反应条件对苯乙烯的不对称环氧化反应也都有很大的影响.低温有利于产物的ee值的提高,苯乙烯的不对称环氧化反应适宜的反应温度为0℃;使用极性弱的溶剂,有利于催化剂的对映体选择性;当反应进行到一定程度,产物的ee值会出现最高值,其后ee值会随时间延长呈现下降趋势,在不同的反应条件下,ee值出现最大值的时间不同.