環(huán)糊精及其衍生物在有機(jī)反應(yīng)中催化機(jī)理的理論研究.pdf

1、本文主要應(yīng)用密度泛函理論研究環(huán)糊精及其衍生物在有機(jī)反應(yīng)中的催化作用。包括：（1）β-環(huán)糊精催化苯乙酮不對(duì)稱反應(yīng)；（2）氨基β-環(huán)糊精催化合成2-芳基-2，3-二氫-4-喹諾酮；（3）β-環(huán)糊精催化芐基疊氮和苯乙炔合成1，2，3-苯三唑；（4）β-環(huán)糊精和對(duì)氯苯甲氰在DMF中合成5-取代1-氫四唑的相互作用。
　　第一，β-環(huán)糊精催化苯乙酮和NaNH4的不對(duì)稱反應(yīng)可以提高選擇性和產(chǎn)率，β-環(huán)糊精和苯乙酮的相互作用在苯乙酮的還原中有重

2、要作用。應(yīng)用密度泛函理論（DFT）研究了β-環(huán)糊精催化苯乙酮的反應(yīng)。通過計(jì)算尋找兩種包合過程中的最低能量構(gòu)型。結(jié)構(gòu)研究表明苯乙酮主要從仲羥基邊進(jìn)入空腔，用自然鍵軌道（NBO），Mülliken電荷和前線分子軌道揭示了電子轉(zhuǎn)移機(jī)理。此外，13C核磁共振結(jié)果表明活性位點(diǎn)位于羰基碳原子上?；谏鲜鲇?jì)算，對(duì)β-環(huán)糊精的催化機(jī)理進(jìn)行分析。
　　第二，氨基β-環(huán)糊精催化劑可以提高合成2-芳基-2，3-二氫-4-喹諾酮的選擇性和產(chǎn)量，在這個(gè)反應(yīng)

3、過程中，氨基β-環(huán)糊精與苯甲醛和鄰氨基苯乙酮的相互作用起重要作用。用 DFT方法研究了氨基β-環(huán)糊精與苯甲酮和鄰氨基苯乙酮的包合物。根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物的能量分析了研究反應(yīng)過程，用 NBO分析研究氫鍵，計(jì)算 Mülliken電荷和前線分子軌道研究電荷了轉(zhuǎn)移。此外，13C NMR的計(jì)算結(jié)果表明苯甲醛的醛基和鄰氨基苯乙酮的羰基以及和羰基相連的碳原子在氨基β-環(huán)糊精的空腔中明顯被活化。
　　第三，β-環(huán)糊精作為相轉(zhuǎn)移催化劑（PTC）在水溶液

4、中催化芐基疊氮和苯乙炔的環(huán)加成反應(yīng)可以在較短時(shí)間里獲得較高產(chǎn)量。在這個(gè)反應(yīng)過程中，β-環(huán)糊精和芐基疊氮或苯乙炔的相互作用起重要作用。用DFT方法研究β-環(huán)糊精與芐基疊氮和苯乙炔的包合物。通過計(jì)算相互作用能和變形能研究了客體分子在β-環(huán)糊精空腔中的方向，計(jì)算結(jié)果得到了1H NMR的驗(yàn)證。單點(diǎn)能計(jì)算結(jié)果表明包合物提高了芐基疊氮和苯乙炔在水中的溶解性。13C和15N NMR計(jì)算表明在包合物中變化最明顯的原子是芐基疊氮的C6和C8原子以及苯乙炔

5、的N15原子。Mülliken電荷和前線分子軌道揭示了電荷分布。
　　第四，β-環(huán)糊精在二甲基甲酰胺（DMF）中催化合成5-取代-1氫四唑可以在較短的反應(yīng)時(shí)間里獲得較好產(chǎn)率。用DFT方法研究了β-環(huán)糊精和對(duì)氯苯甲氰的包合物，在水，DMF和二甲基亞砜（DMSO）溶液中尋找最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，通過NBO分析，1H NMR計(jì)算，結(jié)果表明了β-環(huán)糊精和對(duì)氯苯甲氰在DMF中的相對(duì)位置。13C和15N NMR結(jié)果表明在包合后，較多正電荷分布在在C11