Ni(0)催化炔醛偶联反应中配体作用的理论研究

本文运用密度泛函理论(DFT)计算,研究了Ni(0)催化炔烃与醛分子间还原偶联反应的机理,确定了该反应最优反应路径是氧化环化、转金属以及还原消除.计算结果表明,无论使用IMes还是SIPr作为配体,反应的区域选择性都由氧化环化步控制;而硅烷的转金属化是整个反应的决速步.这不同于以往对Ni(0)催化炔醛还原偶联反应的理论研究.理论计算表明,当使用IMes作为配体时,主要产物为2-甲基-3-苯基烯丙基硅醚;当使用SIPr作为配体时,主产物则是3-甲基-2-苯基烯丙基硅醚.无论从主产物还是区域选择性,本文的计算结果都与实验报道一致.本文使用反应路径形变-结合能模型研究了IMes作为配体时的区域选择性.结果表明,形成主产物时具有较低的形变能.也就是说,过渡态中炔烃部分与苯基折叠程度较小,共轭程度更大,因此主产物为2-甲基-3-苯基烯丙基硅醚.本课题组还使用2D投影图模型研究了空间效应对不同配体的影响.结果表明,当使用IMes配体时,由于配体体积较小,可以容纳苯基在其周围,从而减小了炔烃上的苯基与醛上苯基的排斥;而使用大位阻的SIPr作为配体时,配体与炔烃上的苯基排斥很大,从而不利于2-甲基-3-苯基烯丙基硅醚的生成.