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金催化1,6-二炔环化反应机理的理论研究

林永佳  
【摘要】:金催化的二炔环化反应是构建环状分子骨架的高效途径。本论文主要对金催化1,6-二炔在不同溶剂中的选择性环化反应机理进行理论研究。通过密度泛函理论(DFT)计算得出了各种可能路径的势能面,结合分子结构分析讨论了决定反应选择性的关键因素,对实验现象进行了深入地解释;这些计算研究结果为相关环化反应的机理理解和实验设计提供一定的理论基础。本论文主要包括以下两方面的研究内容:(1)二氯甲烷溶剂中金催化1,6-二炔环化反应机理的理论研究。通过DFT计算研究了金催化1,6-二炔[3+2]环化反应的区域选择性、具体反应路径及SbF_6~-负离子对反应路径的影响。在金对三键的活化作用下,亲核环化反应中炔基比苯基的活性更高,形成环状烯基金中间体,该中间体与苯基的进一步环化即可实现分子内的[3+2]环加成反应,最后通过连续的1,2-氢迁移生成[3+2]环化产物。研究结果表明,炔烃的电子效应和环化步骤的立体位阻效应是控制金催化环化反应区域选择性的关键因素。(2)甲醇溶剂中金催化1,6-二炔环化反应机理的理论研究。通过DFT计算揭示了1,6-二炔在甲醇溶剂中通过双金协助亲核环化反应的机理。在此条件下,反应中优先生成甲氧基金配合物,该配合物可对另一分子金催化剂活化的三键进行反式的亲核加成,得到含烯基醚结构的1,6-烯炔中间体,进而通过金催化5-exo-dig环化和甲醇溶剂分子的亲核进攻形成缩醛,最后通过水解即形成含有羰基取代的五元环产物。研究结果表明,甲醇亲核加成和烯炔中间体环化步骤的区域选择性是由相应过渡态的几何结构决定的。


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