理论计算研究Ru2 催化的吲哚选择性的C-H键活化烯丙基反应开题报告

 2022-01-16 18:55:08

全文总字数:2620字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

杂环化合物是一种数目庞大的有机物,分为脂杂环和芳杂环,一般芳环具有一定的稳定性,在反应中不易破裂。[1]杂环化合物在自然界中广泛分布,如核酸、抗生素、生物碱、药物,某些合成产品亦可作为除虫草制剂、染料、塑料等。

1.其中吲哚及其类似物是杂环化合物的重要结构。[2]5-羟色胺是一种吲哚衍生物,它是一种抗偏头痛的药物活性成分,[3]是一种抑制性神经递质,5-羟色胺可以经单胺氧化酶催化成5-羟色醛以及5-羟吲哚乙酸而随尿液排出体外。[4] 微管是细胞骨架的重要组成部分,微管的聚合与分解控制着生物体内的动态平衡,使细胞分裂平稳进行,所以它在有丝分裂中承担重要作用,人们因而加大了对微管蛋白的研究力度。在干扰微管蛋白的聚合而中断肿瘤细胞的分裂,使肿瘤细胞凋零死亡[5]。研究发现很多微管蛋白聚合抑制剂中都含有吲哚环结构[6],以此人们发现了吲哚乙酸等药物。吲哚乙酸类化合物是一种被广泛使用的抗炎药,如吲哚美辛,可应用于缓解风湿、类风湿性关节炎,抗血栓等,但也具有一定的副作用[7],并且是非甾体抗炎药,只有抗炎作用,没有消炎作用。吲哚心安是一种受体阻断剂药。[8]具有中等的内在拟交感活性,对静息时心律和心肌收缩力抑制作用比心得安弱,在安全剂量下几乎不产生心肌抑制作用,耐受性亦好。适合于窦性心动过速、阵发性室上性心动过速和早搏等。对手术麻醉及甲状腺机能亢进,引起的心律失常有效,也用于心饺痛和高血压。松果激素是多种畅销保健品的主要成分,它可以直接作用于下丘脑,具有促进睡眠、调节内分泌、增强免疫力等多种功能。松果体由5-甲氧基吲哚合成而得,这是重要的药物中间体,能参与合成如增强睡眠质量的褪黑素,也是合成香料和氨基酸的原材料。吲哚布芬是一种为抗凝血药,通过抑制血液中血小板发挥作用,阻断血小板的凝血功能。能中度延长出血时间,但停药后可迅速恢复,它能选择性地作用于循环血小板,阻断血栓形成,适应于动脉硬化引起的缺血性心血管病变和其他的抗血栓需要。

因此有关吲哚类似物的合成方法引起了研究人员的关注。在有机合成中,于芳烃上引入烯丙基是一种常见的手段,但传统的烯丙基化反应存在选择性差的问题。c-h键广泛存在于各种有机化合物中,有选择性的进行c-h键活化是问题的关键,人们发现用过渡金属作为催化剂能使反应具有较高的选择性,且相较于传统的偶练反应有原子高效性,反应稳定,价格低廉,绿色化学的优点。

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2. 研究的基本内容和问题

1.掌握Gaussin的使用方法。

2.处理某些实验化学无法解释的实验结果,猜测反应历程,用计算化学予以证明。

3. 研究的方法与方案

量子化学是理论化学的一个分支,随着科技进步和计算机性能大幅提升,计算化学也受到越来越多的化学工作者的应用,成为与实验化学同等重要的科学研究方法。在有机化学研究中,计算化学最重要的作用就是探究反应机理,通常涉及的软件有Gaussian、MOPAC、Dalton、ADF等,而本实验中主要使用的是Gaussian软件。它可以计算过渡态和反应中间体的能量结构、化学键和反应能量、分子轨道、原子电荷和电势、振动频率、红外和拉曼光谱、核磁性质、极化率和超极化率、热力学性质和反应路径,也可对体系基态和激发态使用,预测周期体系能量结构,结构和分子轨道。因此Gaussian是一款功能强大的计算软件,可用于研究许多化学领域的课题,如分析分子能量与结构,电子云分布,静电势等。而Gaussianview能与其相辅相成,通过优化分子结构,预测出该化合物的性质。

在过去的几十年里,杂环化合物C-H键的通过过渡金属催化反应直接官能化形成C-C键是一种高效且快速的结构和改进方法。由于烯烃的功能多样性导致芳烃的烯丙基化在有机合成中很重要,可转化形成许多有用的官能团。经典烯丙基的引入方法依赖于亲核取代,路易斯酸引导的烯丙基化和交叉偶联反应。这些方法通常受反应范围有限,反应条件剧烈和预活化反应底物。在这种背景下,芳香环的C-H键直接烯丙基化反应在过渡金属催化下吸引了越来越多的研究者的关注。

4. 研究创新点

利用计算化学的手段研究过渡金属催化C-H键烯丙基化的机理,推测反应中间体并加以验证。

目前这方面的报道还很少,所以很有研究价值。

5. 研究计划与进展

1.从2018年12月到2019年1月

a.查阅相关文献;

b.设计方案。

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