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手性联二萘酚铝络合物催化硝酮和烯烃的理论研究

作　者: 刘玉华
导　师: 刘波
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 手性联二萘酚铝络合物反应前驱体硝酮 1,3-偶极环加成反应理论研究
分类号: O643.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

1,3-偶极环加成反应是有机化学基础理论及合成方法研究中起重要作用的一个反应。硝酮与烯烃的反应是环加成反应中研究最多的一种反应。硝酮作为1,3-偶极试剂与不饱和烃加成生成异噁唑类杂环化合物。在合成结构复杂的天然产物等方面具有很大的应用价值。近几年来,1,3-偶极环加成反应的立体选择性金属配合物催化得到了较多研究。人们研制出了一系列控制反应立体选择性的金属配合物催化剂,尤其是对硝酮与缺电子和富电子烯烃反应,许多催化剂对Diels-Alder反应和1,3-偶极环加成反应同时具有较高的对映及非对映选择性。本文中的理论计算是在SGI公司的origin3800型服务器上进行的,软件使用Materials Studio程序包和Gaussian03程序包。此外,本文用DFT方法在B3LYP/6-31G*水平上研究了3, 4-二氢异喹啉硝酮与乙基乙烯基醚的无催化剂下1,3-偶极环加成反应。此反应有很好的区域选择性,主要为四种5位取代产物。外型和内型反应物从不同的方向(re面或si面)相互接近,形成四种过渡态。采用理论计算的方法研究了手性Al(Ⅲ)-联二萘酚配合物与3, 4-二氢异喹啉硝酮、6,7-二甲氧基-3,4-二氢异喹啉硝酮、乙基乙烯基醚等反应物形成的各种可能的反应前驱体的结构及能量。确定了优势反应前驱体的优化结构并讨论了优势反应前驱体对1,3-偶极环加成反应立体选择性的影响。研究结果表明,优势反应前驱体的结构特点是偶极试剂的re面被催化剂手性配体有效屏蔽,亲偶极体从si面进攻得到(3S,5S)-异噁唑衍生物。这一结论与实验事实吻合。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题背景  10
  1.2 课题的研究现状  10-15
    1.2.1 1，3-偶极环加成反应机理  12-14
    1.2.2 1，3-偶极环加成反应区域及立体选择性  14-15
  1.3 本课题的来源及主要研究内容  15-16
第2章理论基础和研究方法  16-34
  2.1 从头算自洽场方法  16-17
  2.2 半经验方法  17-20
    2.2.1 全略微分重叠法  17-19
    2.2.2 间略微分重叠法及改进的间略微分重叠法  19
    2.2.3 改进的忽略双原子微分重叠法  19-20
  2.3 密度泛函方法  20-28
    2.3.1 Thomas-Fermi模型  21-22
    2.3.2 Hohenberg-Kohn定理  22-24
    2.3.3 Kohn-Sham方法  24-25
    2.3.4 交换相关能泛函  25-28
  2.4 过渡态理论  28-29
  2.5 内禀反应坐标理论  29-33
    2.5.1 势能面  29-31
    2.5.2 内禀反应坐标  31-33
  2.6 本章小结  33-34
第3章硝酮与烯烃1，3-DC反应的理论研究  34-44
  3.1 引言  34-35
  3.2 计算方法  35
  3.3 反应物、过渡态和产物的构型和性质  35-42
  3.4 结果及讨论  42-43
    3.4.1 区域选择性的讨论  42
    3.4.2 过渡态的讨论  42-43
  3.5 本章小结  43-44
第4章 BINOL-AlMe催化硝酮与烯烃的理论研究  44-59
  4.1 引言  44-45
  4.2 Materials Studio下的计算  45-53
    4.2.1 计算方法  45-47
    4.2.2 产物、催化剂和前驱体的构型和性质  47-53
  4.3 Gaussian下的计算  53-56
    4.3.1 计算方法  53
    4.3.2 前驱体的构型和性质  53-56
  4.4 结果及讨论  56-58
    4.4.1 前驱体选择性的讨论  56-57
    4.4.2 反应立体选择性的讨论  57-58
  4.5 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-65
攻读学位期间发表的学术论文  65-66
致谢  66

手性联二萘酚铝络合物催化硝酮和烯烃的理论研究

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