删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

“受阻路易斯酸碱对”催化的2,3-二取代2H-1,4-苯并噁嗪氢化反应机理研究

本站小编 Free考研考试/2022-02-14

摘要/Abstract



在受阻路易斯酸碱对(FLPs)催化的2,3-二取代2H-1,4-苯并噁嗪氢化反应中,3号位取代基不同会导致反应效率极大改变,因此我们选取反应活性具有较大差别的三种底物作为模型化合物对其反应机理进行了研究,建立了氢化反应势能面.发现当B(C6F53与2,3-二苯基2H-1,4-苯并噁嗪或2-甲基-3-苯基2H-1,4-苯并噁嗪混合后,会形成FLPs与路易斯酸碱加合物的混合物.而将B(C6F53与2,3-二甲基2H-1,4-苯并噁嗪混合后主要形成没有催化活性的路易斯酸碱加合物,因其能量低于FLPs,在催化体系中不容易转化为FLPs,这导致三种模型化合物在FLPs催化的氢化反应中效率不同.进一步的取代基电子效应及位阻效应计算表明:B(C6F53与2-甲基-3-取代2H-1,4-苯并噁嗪混合后形成的路易斯酸碱加合物和FLPs化合物之间稳定性差别源于3位取代基空间位阻不同.
关键词: 受阻路易斯酸碱对, 路易斯酸碱加合物, 氢化反应, 势能面
Due to the different reactivity of hydrogenation reaction by metal-free FLPs catalyst for 2,3-disubstituted 2H-1,4-benzoxazine, we explored the reaction mechanism by density functional theory calculations. We have chosen three kinds of substrates with different hydrogenation reactivity as the prototype substrates and toluene as the solvent to calculate the potential energy profile for the FLPs-catalysed hydrogenation reaction at M06-2X/6-311++G(d,p) level with polarized continuum model (PCM) to simulate the solvent effect. From the potential energy profile, we found that when B(C6F5)3 encounters with 2,3-diphenyl 2H-1,4-benzoxazine (1o) or 2-methyl-3-phenyl 2H-1,4-benzoxazine (1p) in toluene, it mainly generates the mixture of Lewis acid-base adducts and Frustrated Lewis Pairs, which has almost similar stability suggesting the transformation of each other by intermolecular rearrangement. However, it reveals big difference when the B(C6F5)3 encounters with 2,3-dimethyl 2H-1,4-benzoxazine (1q), where the Lewis acid-base adducts is the preference rather than the mixture of Lewis acid-base adducts and Frustrated Lewis Pairs or Frustrated Lewis Pairs since the lower stability energy. Due to the big energy gap (10.9 kcal/mol) between Lewis acid-base adducts and Frustrated Lewis Pairs, the generated Lewis acid-base adducts could not transform into Frustrated Lewis Pairs in the FLPs-catalysed hydrogenation of 1q at 298 K. That is the main reason why 1q is an inert substrate for the hydrogenation catalysed by FLPs. Natural Bond Orbital, Mulliken charge analysis and the proton affinity energy of N4 site was carried out to assess the electric effect of substituent at C3 on N4 site. It reveals negligible effect of substituent at C3 on N4 charge (basicity) and thus proposes that steric hindrance effect is the major factor affecting the stability energy of Lewis acid-base adducts and Frustrated Lewis Pairs. This is confirmed further by calculative investigation about the substituent effect (-CH2CH3, -CH(CH3)2 and C(CH3)3) on the stability of Lewis acid-base adducts and Frustrated Lewis Pairs in 2-methyl-3-substituted 2H-1,4-benzoxazine, where with the increased steric hindrance effect, Lewis acid-base adducts tend to have similar stability with Frustrated Lewis Pairs even though less stability. These results clearly illustrate the elusive phenomenon in our previous experiment and may provide new insight for the design of another novel FLPs-catalysed hydrogenation reaction.
Key words: Frustrated Lewis Pairs, Lewis acid-base adducts, hydrogenation reaction, potential energy profile


PDF全文下载地址:

点我下载PDF
相关话题/空间 计算 电子 酸碱 氢化

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 电子捕获裂解质谱研究进展
    摘要/Abstract过去的二十年中,以电子捕获裂解为代表的离子反应技术,极大地推动了气相自由基离子化学的研究.该领域的发展是现代质谱的前沿问题,同时也是后基因组时代生物分析的重要技术手段.总结了电子捕获裂解的研究进展,并对其产生、裂解规律以及机理的研究进行了详细的综述.关键词:质谱,电子捕获裂解, ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • Pd催化层对含氧氢化钇(YHx:O)薄膜光致变色调节能力的影响
    摘要/Abstract含氧氢化钇(YHx:O)薄膜是一种新型的光致变色材料,因其特殊的光学特性在光致变色调光镜领域有着广泛的应用前景.然而,该薄膜光致变色原理尚处于探索阶段,且光致变色性能、变色速率以及循环耐久性等特性有待改善.本研究中,采用直流磁控溅射法在YHx:O薄膜表面镀了一层具有催化氢功能的 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • θ溶剂中树枝形均聚物的自洽场理论计算
    摘要/Abstract树枝形大分子因其高度支化的特殊结构,在传感、载药、催化等众多领域有着广泛的应用潜力.运用高斯链模型推导了溶液体系中树枝形均聚物的自洽场方程组.并在不考虑体积排除作用的条件下,计算了溶液中分子的中心链节官能度f0、支化点官能度f、间隔链段的聚合度P、以及总代数G对链 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 常见三氟甲基源释放三氟甲基自由基能力的理论计算研究
    摘要/Abstract三氟甲基自由基源(CF3)是发展自由基三氟甲基化反应的基础.采用密度泛函理论(M06-2X),系统研究35个常见三氟甲基源释放CF3自由基的能力(TRDA:trifluoromethylradicaldonorability)及可能的途径.计算结 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 柔性树枝形大分子溶液的自洽场理论计算
    摘要/Abstract树枝形大分子是一种新型高分子材料,其浓度分布、末端官能团分布和分子尺寸决定了材料的性质.在柔性支化臂条件下,推导了均聚物树枝形大分子在溶剂中的自洽场理论,计算了不同代数G的树枝形大分子的链节浓度分布.计算结果表明:(1)在良溶剂(或绝热溶剂)中,柔性支化臂的树枝形大分子符合"d ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • HOMO活化的2-吡喃酮与2,5-二烯酮反电子需求的不对称Diels-Alder反应
    摘要/Abstract2-吡喃酮的不对称Diels-Alder(DA)反应可以高效、高立体选择性地构建多官能团化的双环内酯手性骨架.目前贫电子的2-吡喃酮多依赖于手性Lewis酸通过降低LUMO能量与富电子烯烃发生反电子需求环加成反应,活化机制相对单一,因此发展新的活化模式合成此类骨架尤为重要.报道 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 基于酸度诱导的HSA与BDE154的光谱和计算模拟研究
    摘要/Abstract在不同酸度条件下(pH=3.0,6.0,7.4,9.0)诱导人血清白蛋白(HSA)进行质子化或去质子化,以研究其与小分子2,2',4,4',5,6'-六溴联苯醚(BDE154)的结合情况.首先将HSA与BDE154进行半柔性对接,发现BDE154与HSA周围的残基,如:酪氨酸1 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 基于高通量计算筛选的金属有机骨架材料甲醛吸附性能
    摘要/Abstract随着大量新型金属有机骨架(MOFs)吸附材料的出现,传统试错式的甲醛吸附剂研究方法具有效率低、周期长、成本高等问题.为实现高性能甲醛净化MOFs的快速研发,采用基于巨正则蒙特卡洛模拟(GCMC)的高通量计算筛选方法对2932种MOFs材料进行了甲醛吸 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 烷基过氧化氢中氢提取反应类大分子体系的反应能垒与速率常数的精确计算
    摘要/Abstract自由基与分子反应是一类具有负活化能的非基元反应,通常认为是通过反应复合物的两步过程,在大气化学和碳氢燃料燃烧机理中广泛存在,且在理论计算和实验上广泛研究.以碳氢燃料燃烧机理中重要反应类羟基自由基提取烷基过氧化氢位氢的反应为研究对象,通过量化计算揭示其反应规律,计算 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 不对称氢化杂环亚胺合成四氢吡咯/吲哚[1,2-a]并吡嗪
    摘要/Abstract报道了一种铱催化3,4-二氢吡咯并吡嗪和3,4-二氢吲哚[1,2-a]并吡嗪的不对称氢化合成相应的1,2,3,4,-四氢吡咯/吲哚[1,2-a]并吡嗪化合物的方法.该催化体系适用于芳基取代的底物和烷基取代的底物,反应收率高达99%,对映选择性过量值最高为95%.该反应操作简单, ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14