Fukui函数和局域软度应用于亲电加成反应的区位选择性的研究（英文）

Fukui函数、局域软度、广义Fukui函数以及广义软度通常被称为反应描述符。使用它们研究和探讨了HCl与不对称烯烃以及溴苯硒与不对称苯乙烯的亲电加成反应的区位选择性。在MP2/6-311++G(d,p)理论水平下,采用有限差分方法计算这些反应描述符,同时也使用ABEEMσπ方法进行了计算。ABEEMσπ模型下的局域软度和广义局域软度,分别结合局域硬-软酸碱(HSAB)原理,得出亲电试剂氯化氢与溴苯硒,更容易进攻不对称乙烯和苯乙烯中的马氏碳原子,符合马氏规则。而有限差分方法不能完全地解释该系列反应的区位选择性。此外,主要产物所对应的马氏碳原子的广义局域软度值,就能够预测出此类反应的活性序列,所得结果与速率常数有很好的关联。

ABEEM-σπ模型预测典型不对称烯烃加成反应的机制

根据ABEEM-σπ模型计算的Fukui函数、局域软度、全局硬度和电荷分布等物理量,应用硬软酸碱原理和最大硬度原理,合理地解释了典型不对称烯烃加成反应的机制.

ABEEM-σπ模型在典型Diels-Alder反应立体选择性上的应用

利用ABEEM-σπ模型对D iels-A lder反应进行了理论研究,通过计算原子和π键区域的局域软度值,应用局域软度理论对典型的D iels-A lder反应的较高立体选择性给出了合理解释.

应用广义活性指标预测酶催化反应的分子间活性

为了进一步验证广义活性指标的合理性与准确性,本文将其应用到了大分子生物体系中,结合局域硬软酸碱(HSAB)原理,研究酶催化反应的活性序列,即砷酸盐还原酶ArsC(1LJU10～17)和低分子量的磷酸盐还原酶LWMPTPase(1PNT12～18)分别亲核进攻砷酸盐和磷酸盐的所有形式(H3YO4/H2YO4-/HYO42-/YO43-,Y=As/P)的反应活性序列,其中,广义局域软度由有限差分近似下的从头计算B3LYP/6-311+G(d,p)方法和直接的ABEEMσπ方法获得.随着底物的负电荷不断增大,体系的整体软度和中心原子的局域软度均变得更软,砷酸盐及其还原酶也比磷酸盐及其还原酶要软.利用广义局域软度结合软度的匹配规则,可知随着底物负电荷的逐渐增加,原子个数较大的酶与底物之间的反应活性不断升高,并且-2价的阴离子(HAsO42-和HPO42-)能够在溶液中稳定存在.所预测的活性序列与实验所测得的结果是相一致的,可见,广义局域软度在预测分子间活性方面能够给出合理的预测.然而,原局域软度结合软度的匹配原则在预测接近真实体系的分子间活性的时候,却得到与实验相反的结果.

Diels-Alder反应中的次级轨道效应

利用概念密度泛函理论下的局域软度和广义局域软度,结合局域硬软酸碱(HSAB)原理,研究环戊二烯与CH2=CHCOCnH2n+1之间的Diels-Alder反应的立体选择性,其中活性因子均是由ABEEMσπ模型获得.与以往不同的是,除了将主要参与反应的4个原子作为反应中心之外,还将产生次级轨道效应(SOI)的2个原子也作为参与反应的一部分.得到的结果表明,所有反应的立体选择性均与实验结果取得了很好的一致性,由此提出了一种定量快速处理包含次级轨道效应的Diels-Alder反应的立体选择性的方法.