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硝酮与单取代烯的1,3-偶极环加成反应的理论研究

汪晓敏  
【摘要】:1,3-偶极环加成反应(1,3-dipolar cycloaddition reaction)是在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恶唑类杂环化合物,在合成结构复杂的天然产物等方面具有很大的应用价值。硝酮与单取代烯的反应有很好的区域选择性而没有立体选择性。本文是用从头算的方法从理论上较详细地研究该反应历程,为揭示该反应的历程提供必要的理论依据。 对硝酮与取代烯的1,3-偶极环加成反应的理论研究之前只限于较小的体系,更多的是用前线轨道理论定性的解释反应的机理并预测反应的选择性及产物,在本课题的进行当中我们对较大的体系进行了研究,用ab initio方法在B3LYP/6-31G和MP2/6-31G水平上分别研究了C,N-二甲基硝酮与丙烯和C-苯基,N-甲基硝酮与硝基乙烯的1,3-偶极环加成反应历程及区域选择性。优化出过渡态结构,各稳定点的几何构型并作了振动分析,通过对反应的最小能量路径进行计算分析,详细地了解了反应过程,建立了硝酮与取代烯的1,3-偶极环加成反应的模型,对该反应机理有了详细地认识。 综合以上理论研究结果,得出了硝酮与单取代烯大多生成5位取代产物并且有良好的区域选择性而没有立体选择性的实验事实,研究结果表明决定反应区域选择性的主要因素不只是反应势垒还有氢键复合物间的能量差异。


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