Horner-Wadsworth-Emmons反應機理的研究.pdf

1、α，β-不飽和羰基化合物，即共軛的不飽和羰基化合物，在有機合成中占有重要的地位，而且廣泛應用于多烯類天然產物的合成中。α，β-不飽和羰基化合物不但能夠發(fā)生碳氧雙鍵的1，2-親核加成，還能發(fā)生碳碳雙鍵的1，2-親電加成，以及整個共軛體系的1，4-共軛加成。α，β-不飽和羰基化合物還可以和提供親核碳負離子的給體發(fā)生Michael加成反應，有些也可以發(fā)生Rauhut-Currier反應(二聚)和Nazarov成環(huán)反應。最早制備α，β-不飽和羰

2、基化合物的方法主要是采用Witing反應等方法，但是在這些制備過程中普遍存在著區(qū)域選擇性和立體選擇性不好以及對反應條件的要求苛刻等問題。所以在有機合成化學中制取α，β-不飽和羰基化合物方面還存在著巨大的空間值得化學工作者去做進一步細致的研究和探索。
　　在制備α，β-不飽和羰基化合物的眾多方法中，Horner-Wadsworth-Emmons(HWE)反應占據著主導地位。所謂的HWE反應主要是指由醛和磷酸酯制取烯烴的一類反應。其優(yōu)

3、點是具有很好的區(qū)域選擇性和立體選擇性，在該反應條件下多以形成熱力學穩(wěn)定的蘇式(threo)加合物為主。
　　綜合以上幾點，在查閱文獻的基礎上，我們采用量子化學計算中的B3LYP和HF方法，對HWE反應機理、立體選擇性、取代基和溶劑對反應的影響等問題展開了系統(tǒng)研究，研究工作的主要內容由以下幾個方面組成:
　　1、HWE反應機理的研究
　　采用從頭計算法以及密度泛函理論，在6-31G(d，p)理論水平上，以甲醛和磷酸酯的反

4、應為例詳細研究了HWE反應的反應機理，計算了反應的過渡態(tài)、各步反應的活化能，以及反應路徑。對HWE反應，我們計算的體系既包括自由陰離子體系，也包括在金屬離子存在下的中性反應體系。得到的具體反應機理如下圖所示。
　　(1)HWE反應在陰離子體系下的反應機理:
　　通過我們的計算得知:氧-磷雜四元環(huán)的形成(反應的第一步)是整個反應的決速步，反應第一步的活化能要比第二步的高出23.09 KJ/mol。
　　(2)HWE反應在

5、中性體系下的反應機理:
　　通過計算可知，整個反應分三步進行，第二步反應的活化能為140.77 KJ/mol，要比其他兩步反應的活化能要高，因此第二步為中性離子體系下HWE反應的動力學決速步。
　　2、HWE反應的立體選擇性和構象轉化的研究
　　在B3LYP/6-31G(d，p)水平上，我們研究了HWE反應在自由離子體系和金屬Li離子存在下中性離子體系下的立體選擇性和構象轉化。分別對兩個反應的反應機理進行了詳細的研究，

6、計算得到反應的過渡態(tài)，以及各步反應的活化能，討論各中間體及產物的穩(wěn)定性。結果表明:在兩種體系下，HWE反應都傾向于生成熱力學穩(wěn)定的反式烯烴，這與有機合成中得到的結果是一致的。
　　3、取代基對HWE反應的影響
　　由于HWE反應涉及醛和磷酸酯兩種反應物，所以研究取代基對反應的影響時主要分為以下兩個方面:
　　(1)在B3LYP/6-31G(d，p)水平上，分別將甲醛上的一個氫原子換為氨基和腈基，來比較不同極性的取代基對

7、反應的影響。計算結果表明，強吸電子基團CN和強供電子基團NH2對HWE反應的立體化學有一定影響，兩者都導致Z式產物占優(yōu)，特別是強吸電子基團存在時產物幾乎都是Z式結構。
　　(2)在B3LYP/6-31G(d，p)水平上，我們分別將磷酸酯上的酯基換為同樣存在共軛效應的氰基和乙炔基，來比較不同取代基對反應的影響。計算結果表明，具有共軛效應取代基參與的HWE反應同樣存在著良好的立體選擇性，但產物是E式結構占優(yōu)。
　　4、溶劑對HW