钐(Ⅱ)类卡宾CH_3SmCH_2X(X=Cl、Br和Ⅰ)促进乙烯环丙烷化反应途径的理论研究(英文)

用密度泛函B3LYP方法研究了过渡金属钐类卡宾与乙烯的环丙烷化反应的机理。对三种不同的钐的SS试剂CH_3SmCH_2X(其中X=Cl、Br和Ⅰ)分别和CH_2CH_2反应的各反应物、中间体、过渡态和产物构型的全部结构几何参数进行了优化,用内禀反应坐标(IRC)计算和频率分析方法,对过渡态进行了验证。结果表明：CH_3SmCH_2X(其中X=Cl、Br和Ⅰ)与CH_2CH_2环丙烷化反应按亚甲基转移通道(通道A)和卡宾金属化通道(通道B)都可以进行,与锂类卡宾的反应机理相同,只是按亚甲基转移通道(通道A)进行反应较容易一些,而且此反应在较低的温度下就可以发生。     

钐(II)类卡宾CH3SmCH2I与乙烯环丙烷化反应及溶剂化效应的理论研究

用密度泛函B3LYP方法研究了过渡金属钐类卡宾与乙烯的环丙烷化反应的机理. 对钐类卡宾试剂CH₃SmCH₂I和CH₂CH₂反应的反应物、中间体、过渡态和产物构型的全部结构几何参数进行了优化, 并计算了THF溶液的溶剂化效应, 用内禀反应坐标(IRC)计算和频率分析方法, 对过渡态进行了验证. 结果表明: CH₃SmCH₂I与CH₂CH₂环丙烷化反应按亚甲基转移机理(通道A)和卡宾金属化机理(通道B)都可以进行, 与锂类卡宾的反应机理相同, 通道A比通道B反应的势垒降低了14.65 kJ/mol. 溶剂化效应使通道B比通道A的反应势垒大幅度提高, 更有利于反应沿通道A进行, 而不利于通道B.     

锗烯X2Ge与环硫乙烷硫转移反应的密度泛函研究

利用量子化学密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 在6-311++G(d, p)的水平上对锗烯X2Ge(X=H、CH3、F、Cl、Br、OH、OCH3)与SC2H4的硫转移反应进行了计算研究. 结果表明, 锗烯的基态是单重态, 取代基的电负性越强, 单-三态的能量差越大; 反应的活化能越高, 放热越少; 控制反应的因素是电子效应, 而不是立体效应; 该硫转移反应由两步组成, 第一步生成中间配合物, 是一个无势垒的放热过程, 第二步经过渡态生成产物. 并用组态混合模型对反应机理和势垒进行了解释. 同时讨论了该反应中环硫乙烷的C—S键解离过程.     

Ni+与CH3CH2CH2NH2反应机理的理论研究

用密度泛函方法在UB3LYP/6-311G++(d,p)理论水平上研究了Ni+在基态与CH3CH2CH2NH2的反应机理,全参数优化了[Ni,C3,N,H9]+基态势能面上各驻点的几何构型,并用频率分析方法和内禀反应坐标（IRC）方法对过渡态进行了验证。结果表明第一过渡金属离子Ni+与CH3CH2CH2NH2的反应为插入-消去机理,并计算找到了基态下该反应的最有利通道。     

碱性条件下钌基抗癌药物氧化序列中分子结构及性能的理论研究

利用量子化学计算方法在M06/6-31G(d,p)(钌采用SDD基组)的水平上对碱性条件下钌系抗癌药物的氧化序列分子结构和性能进行系统研究,并根据实验条件利用SMD模型在二氯甲烷溶液中通过单电能计算考虑了各分子结构的溶剂化效应.理论研究了氧化序列中各分子的几何构型,电子结构和能量,并在前线分子轨道能量(E_(HOMO),E_(LUMO)),能隙(ΔE),和分子相对能的基础上评估了各中间体的相对热稳定性.结果表明:在碱性条件下的标题钌系抗癌氧化序列中醌甲基化分子结构6具有相对高的稳定性,其计算结果与Lee等人的实验研究结果一致,氧化中间体结构6的存在将有助于钌系抗癌药物对激素依赖性乳腺癌细胞抗癌活性的解释.     

亚烷基锗烯与环氧乙烷及环硫乙烷抽提氧和硫反应的量子化学研究

用量子化学密度泛函理论(DFT)的B3LYP和从头算MP2方法在6-311G(d, p)水平上对亚烷基锗烯与环氧乙烷的氧转移及环硫乙烷的硫转移的反应机理进行了系统的研究, 计算了势能面上各驻点的构型参数、振动频率和能量; 并用CCSD(T)/6-311G(d)方法进行了单点能校正. 结果表明, 亚烷基锗烯与环氧乙烷和环硫乙烷抽提氧和硫的反应存在顺反两种反应方式, 分别生成锗杂烯酮(P1)、硫代锗杂烯酮(P4)以及锗杂环氧乙酮(P2)、锗杂环硫乙酮(P5), 环状产物P2和P5能继续与环氧乙烷或环硫乙烷反应, 进一步生成更稳定的产物甲醛(P3-1)、一氧化锗(P3-2)及锗烯的二硫化物(P6), 且反式反应是主要的反应通道. 同时还研究了该反应中环氧乙烷C—O键和环硫乙烷C—S键的解离过程, 并与亚烷基卡宾和环氧乙烷及环硫乙烷的抽提反应进行了比较.     

金(I)催化丙二烯基化合物构建螺环[4,5]癸烷骨架的计算研究

采用B3LYP-D3(BJ)计算方法研究了金催化丙二烯基化合物合成螺环[4,5]癸烷骨架的反应机理。通过SMD模型在实验对应的CH3CN溶剂体系中进行单点能量计算得出更准确的能量。计算研究表明,该反应包括三个主要的步骤：烯丙基和乙烯基端基碳原子的分子内环加成、四元环重构为五元环的半频哪醇重排过程、消除反应释放催化剂并得到产物。结果显示第一步是反应的决速步骤,其活化自由能相对较低为70.18 kJ/mol,表明金催化的合成反应在室温条件下能够发生。     

气相中CrO2+和H2反应的理论研究

用密度泛函UB3LYP/6-311++G(3df, 3pdpd)//6-311G(2dd, p)方法计算研究了在二重态和四重态两个势能面上的气相反应：CrO₂⁺ + H₂→CrO⁺+ H₂O. 对影响反应机理和反应速率的势能面交叉进行了讨论, 并运用Hammond 假设和Yoshizawa 等的内禀反应坐标(IRC)单点垂直激发计算的方法找出了势能面交叉点(crossing point (CP)). 运用碎片分子轨道(fragment molecular orbital(FMO))理论, 对初始复合物2IM1和4IM1的轨道相关进行了分析, 解释了CrO₂⁺活化H—H σ键及H₂迁移的机理.     

钐(Ⅱ)类卡宾CH3SmCH2X(X=Cl、Br和I)促进乙烯环丙烷化反应途径的理论研究

用密度泛函B3LYP方法研究了过渡金属钐类卡宾与乙烯的环丙烷化反应的机理.对三种不同的钐的SS试剂CH3SmCH2X(其中X=Cl、Br和I)分别和CH2CH2反应的各反应物、中间体、过渡态和产物构型的全部结构几何参数进行了优化,用内禀反应坐标(IRC)计算和频率分析方法,对过渡态进行了验证.结果表明:CH3SmCH2X(其中X=Cl、Br和I)与CH2CH2环丙烷化反应按亚甲基转移通道(通道A)和卡宾金属化通道(通道B)都可以进行,与锂类卡宾的反应机理相同,只是按亚甲基转移通道(通道A)进行反应较容易一些,而且此反应在较低的温度下就可以发生.     

铑(III)催化2-乙烯基苯酚衍生物与乙炔或一氧化碳的环加成反应机理研究

本文采用密度泛函理论M06-2X方法计算了铑催化直接合成苯并氧杂环庚三烯和香豆素衍生物的环加成反应. 通过对乙炔或一氧化碳的碳原子从六元环反应物的两个不同方向攻击和插入的两种竞争机制进行了计算研究,以阐明这种转变的主要特征. 计算结果表明：(i)炔烃或一氧化碳的插入过程是反应的关键步骤;(ii)对于乙炔的(5+2)环加成反应,需要更高的能量来破坏反应物的Rh$-$O 键,反应倾向于从Rh$-$C键一侧完成插入;(iii)对于一氧化碳的(5+1)环加成反应,两条反应路径的活化自由能都较低,两个通道会产生竞争机制.