过渡金属(Au,Pt,Pd)2.0多靶点高效催化活化端炔基化合物C(sp3)-H键构建C-C键反应的理论研究
批准号:
22063009
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
40.0 万元
负责人:
李志锋
依托单位:
学科分类:
化学反应机制
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李志锋
中文摘要
过渡金属2.0多靶点高效催化端炔基化合物C(sp3)-H键构建C-C键是有机化学研究中具有战略意义的前沿。目前,该类反应的研究虽然在实验上取得了重要成果,但其机理研究还很缺乏。本项目以理论化学为基础,利用密度泛函理论等方法,对过渡金属(Au,Pt,Pd)等2.0多靶点高效催化活化端炔基化合物C(sp3)-H构建C-C键的反应进行系统而深入的理论研究,以期解决该类反应在催化机理方面的关键科学问题。从催化剂金属中心、配体配位环境、催化剂特征位点的取代、底物不同位点的化学环境这四个最可能影响C(sp3)-H活化催化反应的因素出发,考察多靶点进攻/作用方式、催化反应活性中间体、反应活性、反应势能面、反应选择性(化学、区域、立体及对映选择性)以及它们彼此之间的内在关系和规律等关键理论问题,从而为改进已有的多靶点高效催化体系,有效预测和指导设计新的催化剂和新的多靶点催化反应体系提供思路。
英文摘要
The theoretical calculation methods are of the most valuable approaches using to investigate the mechanism of the reaction which is catalyzed by transition-metal. Efficient catalysis C(sp3)-H of diyne systems with multi-target of transition metal catalyst forming the C-C bonds has been the subject of many studies in recent five years for the more atom-economical and environment-friendly reasons which is within today’s highly sensitive issue of sustainable chemistry. However, there still exist some critical lacks of systematic research on them. In present project, all analysis and discussion are on the basis of four most possible factors involving in determining mechanism and selectivity using the computational methods: (a) the metal center; (b) the ligand effect; (c) the substitute on the catalysts; (d) the substitute on the substrates. We try to investigate the active species, the reaction reactivity, the reaction pathway, the potential-energy surfaces, the manner of C(sp3)-H bond activation, the chemo-, regio-, stereo- and enantioselectivity, and the relationship the mechanism and selectivity. These fundamental guidelines would help advance the development of efficient and structurally favorable transition-metal catalysts for C(sp3)-H catalyzed forming C-C bond.
过渡金属2.0多靶点高效催化端炔基化合物C(sp3)-H键构建C-C键是有机化学研究中具有战略意义的前沿。尽管目前该类反应的研究虽然在实验上取得了重要成果,但其催化活化作用机制细节的厘清研究仍具有挑战性。. 利用密度泛函理论等方法,对过渡金属Au等2.0多靶点高效催化活化端炔基化合物C(sp3)-H构建C-C键的反应进行了研究,考察了多靶点进攻/作用方式、反应势能面等。研究内容也有部分拓展。. (1)对Au2.0多靶点催化反应势能面进行了研究,阐明了实验中NTf2-存在对于触发该反应的先导性,考察了溶剂对反应的影响,构建了对Au2.0多靶点催化活化反应的完整势能面,阐明了Au.2.0催化剂催化的闭环路径;(2)构建了Au1.0催化反应完整势能面,进行了Au1.0/Au2.0催化对比研究。Au1.0势能面中底物炔基端H未被NTf2-抽提,而是发生邻位转移,进而形成实验中优势产物异构体;(3)通过Pd取代实现了Pt-吡啶/吡唑簇轨道作用模式等的调控。对Pt体系,供电子体主要为吡啶环的N1受体为Pt-C1的轨道,而Pd体系为LP(C1-isocyanide)LV(Pd);(4)丹酚基荧光探针分子的自发辐射速率要远大于其铜(II)配合物的速率,而内转化速率kic两者在同一数量级,配合物分子中铜原子加速了不同势能面的系间串越速率;(5)对PIPAQ分子的TADF现象进行了探讨,PIPAQ聚集状态减少了S1态与T1的能量差,促进了系间串越过程。S1态到T1态之间的ISC过程和RISC过程的重组能对体系状态敏感;(6)对荧光探针分子BMH高效检测HClO的机理进行了研究。BMH分子的重整能大于其被HClO氧化产物BM分子,BMH分子激发态能量通过非辐射过程而耗散的更快。. 本项目对过渡金属2.0多靶点高效催化C(sp3)-H键合成C-C键反应机理进行了理论研究。研究对于阐明反应活性中心,认识不同催化体系的反应机理本质,明确影响反应活性、反应路径的内在因素等关键问题有积极意义。研究成果对改进过渡金属催化体系,有效筛选、预测和指导设计过渡金属催化反应提供新的理论基础和思路。拓展研究结果对相关光学新材料的设计可提供数据及理论支撑。
过渡金属亲金属键作用本质及其配合物光学性能构效的客场弱键串联调控
-
批准号:21463023
-
项目类别:地区科学基金项目
-
资助金额:50.0万元
-
批准年份:2014
-
负责人:李志锋
-
依托单位:
国内基金
海外基金