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1、本論文應(yīng)用理論計(jì)算研究了硼氨烷(NH3BH3,AB)與酮發(fā)生硼氫化反應(yīng)的機(jī)理以及硼氨烷分別和酮與亞胺反應(yīng)時(shí)雙氫反應(yīng)機(jī)理是否受其他因素影響,并且根據(jù)研究的結(jié)果我們嘗試著設(shè)計(jì)出一些潛在的不對(duì)稱加氫體系。本論文研究的主要內(nèi)容有:
(1)基于B3LYP/cc-pVTZ(-f)方法和CCSD(T)/cc-pVDZ方法下研究酮(C=O)與硼氨烷的協(xié)同加氫反應(yīng)機(jī)理是否受不同計(jì)算方法、不同取代基及空間位阻、不同溶劑的影響。結(jié)果表明,當(dāng)我們
2、使用不同計(jì)算方法時(shí),之所以協(xié)同雙氫轉(zhuǎn)移機(jī)理與分步轉(zhuǎn)移機(jī)理處于競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系是由于我們的計(jì)算方法造成的,以高精度方法為基準(zhǔn),反應(yīng)機(jī)理仍是協(xié)同雙氫轉(zhuǎn)移過(guò)程。研究還發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用不同取代基取代酮或使用空間位阻較大的的基團(tuán)取代時(shí),兩種反應(yīng)機(jī)理的能壘會(huì)發(fā)生變化,但是仍然是協(xié)同反應(yīng)占有優(yōu)勢(shì);而當(dāng)使用極性不同的溶劑時(shí),溶劑化能有所改變,會(huì)隨著極性的增強(qiáng)能量略有升高,但是并不能改變反應(yīng)協(xié)同機(jī)理占優(yōu)的事實(shí)。所以,研究表明酮與硼氨烷反應(yīng)時(shí)并不受計(jì)算方法、取代基及溶劑
3、的影響,反應(yīng)機(jī)理仍然是協(xié)同雙氫轉(zhuǎn)移。在此基礎(chǔ)上我們又計(jì)算了實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有涉及到的不含有苯環(huán)的酮(丙酮)的協(xié)同反應(yīng)能壘,其能壘與含有苯環(huán)的酮的能壘接近,這說(shuō)明丙酮與硼氨烷在常溫下也可以發(fā)生雙氫轉(zhuǎn)移,為實(shí)驗(yàn)提供了依據(jù)。同時(shí),我們根據(jù)得到的結(jié)論設(shè)計(jì)了一個(gè)手性化合物,對(duì)其進(jìn)行能壘計(jì)算,其表現(xiàn)出來(lái)的選擇性也為我們以后研究潛在的不對(duì)稱加氫提供了參考。
(2)基于CCSD/cc-pVDZ方法和CCSDO(T)/cc-pVDZ方法下研究了酮(
4、C=O)與硼氨烷硼氫化反應(yīng)的機(jī)理。結(jié)果表明,硼氨烷首先與一當(dāng)量的酮以協(xié)同雙氫轉(zhuǎn)移的方式生成對(duì)應(yīng)的醇和NH2BH2,醇馬上又與NH2BH2反應(yīng)放出NH3,最后通過(guò)與兩當(dāng)量的酮發(fā)生相似的硼氫化反應(yīng)生成最后的產(chǎn)物-硼氧化合物。
(3)基于B3LYP/cc-pVTZ(-f)方法和CCSD(T)/cc-pVDZ方法下研究亞胺(C=N)與硼氨烷的協(xié)同加氫反應(yīng)機(jī)理是否受不同計(jì)算方法、取代基的電負(fù)性、不同溶劑的影響。結(jié)果表明,與酮類似,亞
5、胺與硼氨烷的加氫反應(yīng)機(jī)理并不受計(jì)算方法的影響,也是一個(gè)協(xié)同雙氫轉(zhuǎn)移過(guò)程。當(dāng)取代基電負(fù)性不同時(shí),協(xié)同反應(yīng)和分步反應(yīng)的能壘有所變化,但是它們的總體趨勢(shì)不變,即可以認(rèn)為仍然是協(xié)同反應(yīng)機(jī)理占優(yōu)。當(dāng)選擇不同極性溶劑時(shí),其兩種機(jī)理能壘的變化趨勢(shì)與酮的相同,并不受溶劑的影響。在此基礎(chǔ)上我們也計(jì)算了實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有涉及到的不含有苯環(huán)的亞胺的協(xié)同反應(yīng)能壘,其能壘與含有苯環(huán)的亞胺的能壘接近,這說(shuō)明不含苯環(huán)的亞胺與硼氨烷在常溫下也可以發(fā)生雙氫轉(zhuǎn)移,為實(shí)驗(yàn)提供了依據(jù)
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