《過渡金屬鐵釕催化的C-H鍵活化反應的理論探索》是依託吉林大學，由黃旭日擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：過渡金屬鐵釕催化的C-H鍵活化反應的理論探索
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃旭日
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
C-H鍵活化一直以來是化學研究領域中的最感興趣的問題之一。隨著綠色化學的興起，高效、有選擇性的對C-H鍵進行活化成為當前亟待解決的問題。基於目前對Fe、Ru催化C-H鍵機制認識上的不足，本項目擬用理論化學方法深入研究鐵釕催化C-H鍵活化的動態過程和電子結構性質。通過構建催化活性中心反應模型，對各選擇性耦合作用的協同性進行理論表征，結合電荷布局分析及分子間、分子內各類強弱相互作用，探討金屬離子價態和自旋態、d軌道形變、配體因素和溶劑環境等對催化機制的影響，找出鐵、釕催化劑催化C-H鍵活化複雜性的根源，揭示鐵、釕催化C-H鍵活化過程中的微觀反應機理，總結規律，建立一套恰當、合理的過渡金屬催化體系的理論研究方法和路線。本研究可為設計新型低分子綠色鐵、釕催化劑提供理論依據，對最佳化鐵、釕催化過程、開發新型功能生物分子等分子器件以及對催化過程實現人工智慧調控都具有非常重要的理論指導意義。
結題摘要
如何採用具有低毒或無毒、環境友好等優良性質的鐵釕催化劑，實現高效、有選擇性的C–H/X鍵活化是化學領域的一個重要挑戰。本項目採用理論化學計算方法，通過構建催化活性中心反應模型，深入研究了鐵釕化合物對不同類型C-H/X鍵的活化過程及活化過程中的電子轉移性質，結合電荷布居分析、分子的拓撲結構和活化反應性之間的關係，確定了適用於鐵釕等過渡金屬體系的密度泛函理論方法，建立了一套恰當、合理的理論研究路線。通過金屬離子價態和自旋態、d軌道形變、配體因素等對催化機制的影響，找出了鐵、釕催化劑催化C-H鍵活化反應複雜性的根源，確定了計算過渡金屬軌道躍遷的有效方法，得到精確的電子轉移途徑，從而確認反應機制。揭示了鐵、釕催化C-H鍵活化過程中的微觀反應機理，研究金屬中心不同價態、軸向和平面配體對機理的影響。討論了鐵絡合物活化C-H鍵過程中，修飾配體和底物的推拉電子能力對反應能壘的影響，從而在反應活化能壘和微觀機制、立體效應上產生相應作用。本項目對功能生物分子器件的研發以及催化過程的人工智慧調控都具有非常重要的理論指導意義。
