钯催化多氟代芳烃与简单芳烃的氧化C-H/C-H偶联反应机理

运用密度泛函方法研究了醋酸钯催化的五氟苯与苯的氧化C-H/C-H偶联反应机理. 主要考察了以下四种不同可能机理路径：A 苯C-H活化发生在五氟苯C-H活化前,B 五氟苯C-H活化发生在苯C-H活化前,C 苯C-H活化后与五氟苯银化合物发生转金属化,D 首先五氟苯银化合物与醋酸钯转金属化,然后发生苯的C-HH活化步骤. 计算结果表明,两个反应底物(五氟苯与苯)的C-H活化顺序在不同反应条件下是不同的,其中银盐的存在与否是决定因素. 在无银盐条件下,反应的优势路径是机理B. 在银盐存在条件下,五氟苯银盐与钯中心的配位非常容易,但是其生成的中间体难以引导后续的苯环C-H活化步骤,使得整个反应能垒较高. 因此,银盐的存在使得机理C的能量相对优势,该机理与机理A相似. 计算结果与氢/氘交换实验及动力学同位素效应的实验结果一致.     

亚胺引发四肽环化反应机理的理论研究

运用密度泛函的理论方法（M06//B3LYP）对亚胺引发的关环肽环化的反应机理进行了研究. 计算结果表明,由亚胺到环肽的转化过程存在两种不同的反应机理. 一种是羰基转移-合环机理：先经历羰基转移,然后H转移与C-O合环同时进行. 另一种是H转移-合环-羰基转移-H转移机理：H原子先从O原子转移到N原子然后再进行C-O合环,随后再进行羰基转移与H原子转移. 计算结果显示,羰基转移-合环反应历程为有利路径,该反应路径中的H原子转移及C-O成环过程为整个反应的决速步骤.     

亚铜催化的碳杂偶联反应机理*

近年来,亚铜催化的碳杂偶联反应以其高效、低成本和易制备等优点被广泛研究并应用于工业生产,有机合成及生物活性分子的制备中。目前对于这些碳杂偶联反应机理的探究仍然处于探索性阶段。本文主要评述了近年来亚铜催化的碳杂偶联反应机理的研究进展。重点综述近年来研究相对较多,对机理认识较为完善的碳-氮偶联(特别是酰胺类化合物的芳基化过程),碳氧偶联以及碳硼偶联(不饱和有机化合物的硼化、二硼化反应)机理等方面的进展。最后,基于目前这些机理研究工作的现状,展望了未来机理探究的主要方向。     

Ir(III)螯合物催化醚的硅氢化反应中负氢来源的机理研究

采用DFT方法对Ir（Ⅲ）螯合物催化乙醚硅氢化生成乙烷和乙基硅醚的反应展开理论研究.反应中[H-Ir-H]，[H-Ir-Si]，[Ir（HSiEt₃）]和[Et₃Si-Ir-（H）₃]化合物均为可能的负氢来源.理论研究表明[H-Ir-H]化合物是最优势的负氢来源.通过扭曲-相互作用能分析，发现其他三种可能的负氢来源不优势的原因在于HSiEt₃或SiEt₃基团对铱中心的络合.更为重要的，我们发现[H-Ir-H]化合物中适中的Ir-H键解离能，小位阻以及SiEt₃对醚的络合而产生的促进作用共同使得[H-Ir-H]化合物上的负氢转移相对优势.     

多肽合成中半胱氨酸选择性脱硫的反应机理

基于自由基机理的半胱氨酸残基的选择性脱硫方法是多肽合成中实现丙氨酸连接位点的一种有效的策略. 运用密度泛函理论方法对这一脱硫过程的反应机理进行详细的理论研究. 计算结果表明, 硫醇基团的选择性脱硫经历了三个反应步骤：在自由基引发剂VA-044作用下失去巯基H原子;与还原剂三羧甲基磷酸作用脱除S原子;生成RH分子(伴随有RS自由基的产生). 其中,第二步脱除S原子过程为该反应的决速步骤. 同时添加物t-BuSH分子的加入促进了RS 自由基的产生,从而在一定程度上促进了半胱胺残基的选择性脱硫进程.     

纤维素二聚体模型物热裂解的热力学性质研究

纤维素是生产生物质燃料,精细化工品的重要原料. 热解是由纤维素解聚的重要手段之一. 了解纤维素热解的反应机理对发展高效的生物质转化技术具有重要意义. 我们利用密度泛函理论方法,以纤维素二聚体为模型,详细研究了其发生键均裂过程的热力学能量变化. 发现糖苷键和侧链C—C键的均裂相对于C—OH键和O—H键均裂在热力学上更优. 此外,我们发现不同物种的热力学稳定性与其在纤维素快速热解实验产物中的比例无关. 最后我们发现温度对反应能否自发发生具有重要的影响,为通过调节温度来改变不同类型反应的选择性提供了一条思路.     

Ir(Ⅲ)螯合物催化醚的硅氢化反应中负氢来源的机理研究

采用DFT方法对Ir(Ⅲ)螯合物催化乙醚硅氢化生成乙烷和乙基硅醚的反应展开理论研究.反应中[H-Ir-H],[H-Ir-Si],[Ir(HSi Et3)]和[Et3Si-Ir-(H)3]化合物均为可能的负氢来源.理论研究表明[H-Ir-H]化合物是最优势的负氢来源.通过扭曲-相互作用能分析,发现其他三种可能的负氢来源不优势的原因在于HSi Et3或Si Et3基团对铱中心的络合.更为重要的,我们发现[H-Ir-H]化合物中适中的Ir—H键解离能,小位阻以及Si Et3对醚的络合而产生的促进作用共同使得[H-Ir-H]化合物上的负氢转移相对优势.     

高价钯参与C-H键卤化反应的还原消除机理研究

运用密度泛函理论方法系统研究了氧化条件下钯催化C-H键卤(氯)化反应的还原消除机理.计算结果表明,C-X(C1)键的形成过程无Pd(IV)型中间体的参与,还原消除倾向于直接发生在双金属中心的Pd(Ⅲ)-Pd(Ⅲ)型中间体上.作为首例研究Pd(Ⅲ)配合物上还原消除能量需求的研究工作,很好地重现了Ritter等观测的实验现象.理论与实验间良好的相关性不仅证实了该理论方法的可靠性,也为我们未来研究更多钯催化的C-H活化反应提供了良好的理论指导.     

镍-配体键解离焓的密度泛函理论研究

许多镍催化反应中包含镍与配体(如氮杂环卡宾、三级膦等)配位键的断裂与生成过程,准确计算Ni-L键解离焓有助于理解这类反应．以近期Nolan小组报道的Ni-L键的解离焓为基准,评估不同密度泛函理论(包括B3LYP、M06、MPWB1K等)、不同基组(包括Ni上的赝势基组和其它原子上的全电子基组)的计算准确性,发现MPWB1K/LanL2DZ:6-31+G(d,p)//MPWB1K/LanL2DZ:6-31G(d)方法得出的结果与实验值吻合度最佳,溶剂化效应的相关计算表明CPCM和PCM溶剂化模型表现良好．     

经过极性反转的亲核有机催化

总结了近几年来经过极性反转的有机催化的研究近展, 概括了以C, N, P, S为中心的各种亲核催化剂的催化机理及催化性能. 通过对不同类别及同类不同活性中心的催化剂的比较分析, 简要概括了各种催化剂的优劣势, 并对极性反转的有机过程进行了机理上的阐述.