亮氨酸衍生物催化的不對(duì)稱水相Aldol反應(yīng)理論計(jì)算研究.pdf

1、有機(jī)水相化學(xué)反應(yīng)對(duì)有機(jī)化學(xué)家來(lái)說(shuō)并不陌生，但是至今大多數(shù)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)仍然只有在有機(jī)溶劑中才能發(fā)生，用水做溶劑時(shí)反應(yīng)卻不能很好地進(jìn)行。最近我們報(bào)道了L-亮氨酸氨基醇酰胺催化的直鏈酮與醛的順式水相Aldol反應(yīng)。在該研究中發(fā)現(xiàn)，利用水作為溶劑不僅能夠加快反應(yīng)速度，還能提高反應(yīng)的選擇性。如今量子計(jì)算化學(xué)已經(jīng)成為研究化學(xué)問(wèn)題的一個(gè)重要工具，借助它可以解釋一些目前在實(shí)驗(yàn)手段下無(wú)法驗(yàn)證，難以說(shuō)明的化學(xué)現(xiàn)象。為了研究有機(jī)小分子如L-亮氨酸衍生物催化的

2、直鏈酮與醛的水相aldol反應(yīng)機(jī)理以及水是如何影響反應(yīng)速率和增加反應(yīng)的選擇性，我們利用了密度泛函理論(DFT)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了探討和研究。
　　 眾所周知，有機(jī)小分子氨基酸及其衍生物催化的Aldol反應(yīng)包括烯胺形成和C-C鍵的加成。烯胺形成時(shí)又包括催化劑與醛加成得到α-氨基醇中間體、脫水成亞胺和亞胺-烯胺互變?nèi)齻€(gè)過(guò)程。通過(guò)理論計(jì)算，在無(wú)水條件下烯胺形成過(guò)程中三個(gè)步驟能壘都比較高，并有可能阻止Aldol反應(yīng)的順利進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)中我們

3、利用水做溶劑并可以加速反應(yīng)，所以我們?cè)谙┌沸纬珊虲-C鍵形成中都考慮了水的影響。利用水作為傳遞質(zhì)子在烯胺形成過(guò)程中能大大降低能壘，并且得出催化劑上雙氫鍵能很好穩(wěn)定其中過(guò)渡態(tài)。在C-C鍵形成時(shí)，水通過(guò)與底物在界面上形成氫鍵也能降低這一步的活化能，并能給出很好的選擇性。烯胺形成的能壘遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于C-C鍵形成的能壘，這說(shuō)明烯胺形成是整個(gè)反應(yīng)的速?zèng)Q步，與動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果是一致的。
　　 計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)?zāi)芎芎玫奈呛?，?duì)有機(jī)小分子催化的不對(duì)稱水