《鐵催化醇類化合物碳-碳偶聯反應的理論研究》是依託吉林大學，由劉慧玲擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鐵催化醇類化合物碳-碳偶聯反應的理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉慧玲
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鐵催化的醇類化合物碳-碳偶聯反應，是生成碳-碳鍵最經濟、環保的方法之一，研究該類反應的微觀過程有著重要的意義。本項目在對國內外相關領域進行充分調研的基礎上，通過量子力學、分子力學及分子動力學模擬等計算手段，對鐵催化的醇類化合物烷基化反應，及鐵催化各類羥基化合物的C(sp3)-C(sp3)、C(sp3)-C(sp2)、C(sp3)-C(sp)鍵生成反應進行系統的研究。採用密度泛函理論，對反應物及催化劑的分子結構和電荷分布進行分析，確定催化劑與反應物的結合方式；運用軌道分析方法，確定重要中間體的形成過程，通過精確的電子轉移過程分析,明確鐵催化劑在反應中的價態變化過程；歸納重要中間體及過渡態的結構、軌道形狀、電子轉移過程，考慮溶劑化效應對反應活性的影響，找出影響催化選擇性的根本原因，最終揭示鐵催化羥基化合物碳-碳偶聯反應的微觀本質，為鐵催化劑套用範圍的拓展、反應路線的設計與最佳化提供理論依據。
結題摘要
本項目對鐵催化的醇類化合物碳碳偶聯反應的機理進行了詳細的理論研究，給出個各反應步驟中活性催化劑、穩定中間體、過渡態的幾何結構，以及勢能面的詳細信息。雖然由於具體的反應物和溶劑的不同而有所區別，但由鐵化合物催化的碳碳偶聯反應主要由以下三個步驟組成：氫提取步驟，自由基加成步驟，以及氫轉移步驟。鐵催化劑在該類催化反應過程中作為氫的臨時宿主，即在第一步中將氫從有機反應物中抽離，在第三步中再將氫轉回到產物中。在電子結構和電荷分布層面上我們也對反應機理進行了詳細的闡述，反應是質子轉移機理還是自由基轉移機理，除了與催化劑中心金屬的種類有關，還與溶劑的酸鹼度有關。在項目後期，我們將催化劑由鐵拓展到其他過渡金屬元素，研究了Ir，Cu，Pt等過渡金屬催化的醇胺偶聯反應。我們的研究結果為揭示鐵及其他過渡金屬催化的羥基化合物碳-碳以及碳-氮偶聯反應的微觀本質，拓展催化劑的套用範圍，最佳化反應路線的設計提供了理論依據。
