硫醇—烯烃click反应机理的理论研究

论文摘要

Click化学的概念是由Sharpless等人在2001首先提出,由于click反应高效性、高选择性,反应条件的温和性以及反应底物的普适性,在有机合成化学、高分子合成化学、药物化学、生物化学等领域得到了广泛应用。而硫醇-烯烃加成反应作为一类新型的click反应,自发现以来吸引了很多实验科学家的目光,相关的实验文献报道也在以指数倍的速度不断递增。对硫醇-烯烃click反应体系有关机理的理论研究,必将会促使其实际应用出现新的突破,具有重要的理论指导作用。本文中,我们采用量子化学方法对不同体系的硫醇-烯烃click反应机理进行理论研究,主要研究内容如下：（1）结合密度泛函理论、微扰理论、精确模型化学理论及传统过渡态理论对硫醇-烯烃自由基反应进行理论研究。分别在B3LYP/6-311++G**和B3LYP/6-311++G**水平上计算了各反应通道上驻点的稳定结构和振动频率,并用G3MP2B3方法进行能量校正。为了获得更明确的反应信息,运用传统过渡态理论计算了各反应通道的速率常数。计算结果表明,受烯烃结构的影响,不同的硫醇-烯烃自由基反应体系存在不同的自由基反应机理。（2）结合密度泛函理论、微扰理论、精确模型化学理论在极化连续介质模型中对硫醇-烯烃亲核反应机理进行理论研究。对反应过程中可能存在的三种反应路径进行了相关计算,得到了反应物、过渡态和产物的平衡构型、振动频率、电荷和能量,并进一步在G3MP2B3水平上进行了能量计算。结果表明,在亲核性阴离子的生成阶段,烷基磷作为亲核催化剂发生作用,且亲核加成过程为反应的决速步。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1. 硫醇-烯烃click反应的概述
• 1.2. 硫醇-烯烃click反应的应用
• 1.2.1. 在生物工程方面的应用
• 1.2.2. 在高分子合成方面的应用
• 1.2.3. 在基体表面修饰方面的应用
• 1.3. 硫醇-烯烃click反应机理的研究
• 1.3.1. 自由基反应机理的研究
• 1.3.2. 亲核反应机理的研究
• 1.4. 论文研究的目的、内容和意义
• 参考文献
• 第2章 计算方法和原理
• 2.1. 概述
• 2.2. 理论计算方法简介
• 2.2.1. 从头计算（ab initio）方法
• 2.2.2. 密度泛函理论
• 2.2.3. Gaussian n方法
• 2.3. 溶剂效应
• 2.3.1. 液相反应的特点
• 2.3.2. 自洽反应场方法
• 参考文献
• 第3章 硫醇-烯烃自由基反应机理
• 3.1. 前言
• 3.2. 计算方法
• 3.3. 结果与讨论
• 3.3.1. 计算方法的分析
• 3.3.2. 几何构型分析
• 3.3.3. 电荷分析
• 3.3.4. 能量分析
• 3.3.5. 反应速率常数的计算
• 3.4. 小结
• 参考文献
• 第4章 硫醇-烯烃亲核反应机理
• 4.1. 前言
• 4.2. 计算方法
• 4.3. 结果与讨论
• 4.3.1. 计算方法的分析
• 4.3.2. 路径（1）的理论分析
• 4.3.3. 路径（2）的理论分析
• 4.3.4. 路径（3）的理论分析
• 4.4. 小结
• 参考文献
• 总结与展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 附录A 补充数据