碳正离子重排反应的调控因素开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

课题意义：

碳正离子作为一种重要的活性中间体在生物制药、有机材料等领域都具有广泛的应用。影响碳正离子重排的调控因素有很多，其中有取代基效应、电子效应、场效应、溶剂效应以及金属催化等，在碳正离子重排反应里，不得不提起贝克曼重排，在工业生产中，碳正离子像主心骨一样的存在，尤其应用于酮肟的贝克曼重排反应，可以高效制备n-取代酰胺，而酮肟的重排反应是比较具有挑战性的，通常容易得到的产物是腈而不是酰胺，近年来，许多研究小组致力于寻找温和、高效的催化体系，去解决选择性的问题，使之可以高效地将酮肟转化为伯酰胺。但目前研究工作仍然不够深入和广泛，在已报道的方法中，仍然没有适用范围广、高选择性的体系，虽然在近五年来贝克曼重排取得了新的进展，在无金属催化、金属催化、重排等方面有迅速的发展与新的发现，包括从醛、酮，甚至是醇出发的串联反应。这些新方法的发现，丰富了贝克曼重排反应体系，对于进一步拓展其在生物制、有机材料等方面的应用有着重要的意义。如此一来，寻找更简单、更温和以及更具选择性的反应体系显得格外重要。对影响贝克曼重排反应中碳正离子的调控因素的研究必须提上日程。通过计算化学的方法进行研究，不仅可以以更高效更快速地对反应进行模拟运行，可能还可以进一步非经典碳正离子的在重排反应中的作用，便于我们对相关反应进行对比，例如在不同介质体系、不同催化环境、不同反应环境等，并尽可能找出调控碳正离子重排的主要因素，若能通过计算准确分析出促进或抑制重排反应的因素，建立一套完整的调控体系，那么将来达到定向控制有机反应将有可能实现。

国内外研究进展：

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

1.成功模拟选定的贝克曼重排反应，对调控重排反应的因素进行分析总结，研究相关原理。

2.通过计算分析出促进或抑制碳正离子重排反应的因素，建立一套完整的催化调控体系。

3. 研究的方法与方案

研究方法：

1. 利用web of science、scifinder等资料网站查阅相关文献，总结前人研究成果，选定此次研究的贝克曼重排反应体系

2. 使用gaussian09等一系列计算化学有关软件，对贝克曼重排反应进行一系列模拟，对碳正离子重排反应进行相对系统的研究，以及设计出反应温和、高效、副产物少、具有目标性的重排反应体系，并对碳正离子重排反应的主要调控因素进行探索归纳，查明碳正离子重排反应主要的调控因素。

4. 研究创新点

特色或创新之处：

一、用计算的方法研究。现今，对化学合成的探究总的来说依然是以真实实验为主导，而以计算作为相关辅助。但需要知道的是，中国理论与计算化学基本上处于与国际第一梯队并跑水平。此次研究，将完全依靠计算化学的方法与知识，以更加高效的操作，更加精确的结果，开始并完成这项课题。

二、建立新的体系。过去有很多关于贝克曼重排反应体系的研究，部分研究结果，对于反应的条件较为苛刻，且有可能副产物较多或反应速度慢等。此次研究，将对碳正离子重排反应进行相对系统的研究，以及设计出反应温和、高效、副产物少、具有目标性的重排反应体系，并对碳正离子重排反应的主要调控因素进行探索归纳，查明碳正离子重排反应主要的调控因素。

5. 研究计划与进展

研究计划及预期进展：

2019年10月-12月

1. 熟悉软件操作，对照相关文献练习