6-yl-hex-1-ene自由基环合成反应机理的理论研究

应用密度泛函理论对6-yl-hex-1-ene自由基环合成反应做了详细的理论研究。通过对随反应坐标变化几个关键变量变化的讨论,揭示了6-yl-hex-1-ene自由基在进行环合成反应时区域选择性的高低;同时,也分析了在6-endo-trig和5-exo-trig反应途径中的热力学和动力学势垒的变化,以及六元环产物和五元环产物的环张力对热力学过程和动力学过程可能产生的影响。结果表明在6-yl-hex-1-ene自由基环合成过程中,经过5-exo-trig反应途径生成环应力较大的五元环产物具有动力学优势,是主要的动力学产物。同时分析结果也表明,可以利用在反应过程中进攻角变量的变化来定性地判断反应选择性的优势通道,并用以定性地解释Baldwin规则的结论。

5-yl-pent-1-ene自由基环合成反应机理的理论研究

应用密度泛函理论对5-yl-pent-1-ene自由基环合成反应做了详细的理论研究。结果表明,反应经4-exo-trig过程生成四元环产物是一个吸热反应,而经5-endo-trig过程则是一个放热反应,说明在热力学上5-endo-trig过程比4-exo-trig过程有利。环张力的计算结果说明四元环较大的环张力是形成四元环过程需要吸热的一个主要原因,而五元环较小的环张力是反应放热的一个原因。从动力学势垒来看,5-endo-trig反应过程也比4-exo-trig过程稍微有利,这是违反Baldwin规则的。这是由于自由基环合成所形成的四元环张力要比五元环张力大所引起的,因此环张力是在四元环形成过程中动力学上需要克服的主要障碍之一,也是导致其动力学势垒较高的主因。五元环产物的势垒主要是由于进攻角度变化较大而引起的。因此,Baldwin规则中进攻角度决定环合成反应选择性的理论不适用于5-yl-pent-1-ene自由基环合成过程。

sp^3杂化碳中心自由基进攻腈基环合成反应的理论研究

应用密度泛函理论对4个sp3杂化的碳中心自由基进攻腈基的环合成反应做了理论研究。结果表明,生成五元环过程在动力学和热力学方面均是有利的过程,而生成六元环的过程是难于进行的。反应过程的难易可以用进攻角度在反应过程中的变化来定性地判断,并用以定性地解释Baldwin规则的结论。同时,对于6-endo-dig和5-exo-dig过程,C中心自由基的自旋电子密度高低对进攻势垒有较大的影响。此外,研究也表明,吸热反应的热力学过程会使动力学势垒升高,而放热反应则可以降低反应的动力学势垒。