以“进程分离”为特征的新型催化串联反应

基于合成化学领域的最新研究成果,凝练出一类以“催化进程分离”为特征的新型催化串联反应。该类反应中各步反应从时间进程上先后分别发生,各自独立进行、互不影响,具有与《物理化学》教科书中传统催化串联反应明显不同的动力学特征。本文以一典型反应为例,介绍该类反应的基本特征及其在合成化学领域的重要性,并基于文献中量子化学计算结果合理解释了“进程分离”的微观本质,给出了理解该类动力学特征的一般理论模型。     

金催化炔基苯并二𫫇英环化合成8-羟基异香豆素的理论研究

Density functional theory（DFT） calculations were carried out on the gold-catalyzed cyclization of alkynyl benzodioxin to 8-hydroxy-isocoumarin reaction to show the molecular mechanism of the reaction. The conclusions obtained from this work are different from those in the previous experimental study. The results show that water molecule acts as both the reactant and the proton shuttle, and promotes the reaction with gold complexes under mild conditions. The nucleophilic addition site of water on the substrate is the C（sp³） atom on the side of the substrate far away from the oxabenzene ring, resulting in C（sp³）—O bond breaking in the substrate. The formation of new C—O bond and the cleavage of C—O bond in the substrate follow a step-by-step mechanism. The oxygen in the side-product acetone comes from the contribution of water in the reaction system. The regioselectivity of the reaction originates from the polarization of alkynyl π-electrons induced by substituents.     

金催化炔基苯并二(口恶)英环化合成8-羟基异香豆素的理论研究

通过密度泛函理论(DFT)计算对金催化炔基苯并二(口恶)英环化合成8-羟基异香豆素反应进行了研究,探讨了详细的分子机理,获得了一些与实验研究不同的认知.水分子既是反应物又扮演了质子梭的角色,与金络合物协同作用促进反应在温和条件下进行;亲核加成的优势进攻位点为底物远离氧杂苯环一侧的C(sp3)原子,导致底物中C(sp3)—O键断裂;新的C—O键形成与底物中C—O键的断裂遵循分步机制;副产物丙酮中的氧来源于反应体系中水的贡献;反应的区域选择性起源于取代基诱导的炔基π电子极化.     

理论与计算化学在基础化学课程中的应用：1,2-环氧化物开环反应

1,2-环氧化物开环反应是化学类各专业有机化学课程中的重要教学内容，教材中的描述缺少定量、直观信息，学生通常采用机械记忆方式予以学习，不能完全理解相关的反应机制。本文设计了一个用理论化学方法研究化学反应的典型案例，通过量子化学计算探讨了酸、碱催化1,2-环氧化物开环反应的分子机制，揭示了反应的热力学和动力学性质，描绘了反应过程的直观物理图像，给出了理解反应区域选择性的定量信息。论文将计算量子化学与有机化学教学内容有机融合，不仅有助于学生加深对化学基本概念和基础理论的理解，而且有助于学生开阔视野、拓展思路，使学生充分认识到理论计算是开展化学研究的重要手段。