论文部分内容阅读
手性有机催化剂在催化合成不对称手性产物方面,以其高效的立体选择性和对映选择性逐步成为了有机化学领域里面的重要组成部分,从而引起了化学家们浓厚的兴趣。然而,合成具有高效催化性能的有机催化剂却依然具有很大的挑战。近些年来,具有烯胺催化作用的仲胺被广泛应用于合成高光学纯度的有机反应中。但是这些传统的催化剂在很多方面依然存在着缺陷,比如较高的催化载量、较低的温度和较差的对映选择性等。EMTHPIC是一种含有不对称三环仲胺的手性有机催化剂。它的优势在于它能够在较为温和的条件下,催化不对称的迈克尔加成反应生成具有光学纯度的不对称的手性产物,而且可以获得较高的产率以及高度的对映选择性。为了研究产物的光学性与催化剂结构的关系,我们从理论上计算并分析了该催化剂的结构,旋光度和振动频率等,并且深入探讨了该催化剂催化丙醛和硝基烯的迈克尔加成反应的反应机理。红外光谱的理论研究作为一种重要合理的研究方法,在了解和分析催化剂的分子结构上起到了关键性的作用。这是由于光谱的形状、振动频率、振动强度和分子的空间结构、分子力场以及电子云的分布密切相关。近些年来,密度泛函理论DFT的计算方法在研究分子的振动频率、能垒、旋光度和反应机理等方面已经日趋成熟。特别是对大分子的红外光谱的研究,DFT方法无论是从计算效率还是从计算精度上,都有着较为明显的优势。因此在本文中,我们采用了DFT的计算方法。第一章:概述了手性有机催化剂的研究现状,EMTHPICA的催化特点和优势。另外,介绍了本文研究的理论依据,包括理论计算方法、光谱计算知识和研究的主要内容及意义。第二章:使用密度泛函理论DFT/B3LYP方法在6-311++G(d,p)基组下对EMTHPICA进行了几何构型的优化和红外光谱的计算,从而确定它的优势构型。然后通过比较实验和理论的几何结构以及光谱数据进行了红外光谱准确的归属与指认。最后确定B3LYP是研究该类化合物的结构和频率较为准确的计算方法。第三章:利用密度泛函理论DFT/B3LYP方法在6-31G基组下对EMTHPICA催化正丙醛和硝基烯进行迈克尔加成反应的反应机理进行理论计算,从而得到最优的反应途径,并且计算出了催化剂和产物A的旋光度。我们得到的结论是:左旋的手性有机催化剂EMTHPICA可以催化得到左旋的手性产物。第四章:同样使用密度泛函理论DFT/B3LYP方法在6-31G基组下对EMTHPICA的镜像异构体I’催化正丙醛和硝基烯进行迈克尔加成反应的反应机理进行理论计算,得理论上较为合理的反应途径,并且计算出了催化剂I’和产物A’的旋光度。我们得到的结论是:右旋的手性有机催化剂EMTHPICA的构象I’可以催化得到右旋的手性产物。