云计算-炔酯参与的自由基5-exo加成环化反应及反应机理的密度泛函理论(DFT)计算.pdf

在本文中，作者探讨了基于云计算的自由基5-exo加成环化反应，特别是涉及炔酯和磺酰肼的反应。这是一种无金属参与的高效合成策略，用于生成3-磺酰化香豆素类化合物。密度泛函理论（DFT）在此过程中发挥了关键作用，用于理解反应机理和优化反应条件。 研究者开发了一个新的方法，通过炔酯与磺酰肼的自由基5-exo加成/环化反应，生成具有特定结构的3-磺酰化香豆素。他们利用二维核磁共振（2D NMR）技术对产物进行了结构确认，特别是在炔酯的酚环对位有取代基时，产物为7位取代的3-磺酰化香豆素。同时，通过引入不同大小的取代基如甲基（CH3-）和叔丁基（t-Bu-），研究了空间位阻效应对产物分布的影响。实验结果显示，尽管甲基存在一定的空间位阻，但并不是决定两种异构体比例的主要因素，这与预期的位阻效应不同。 通过2D NMR和X射线单晶衍射分析，研究人员再次验证了炔酯与亚磷酸酯和芳基醛类化合物之间的自由基加成/环化反应生成的产物结构。这些技术提供了确凿的证据，证实了所提出的反应路径。 接着，为了揭示反应机理，研究人员进行了自由基捕捉实验和同位素标记实验，表明反应可能通过自由基途径进行，且碳氢键的断裂不是决速步骤。DFT计算进一步证实了这一假设，预测在5-exo关环过程中，炔酯化合物1b与H-磷酸酯、芳醛和磺酰肼的自由基加成/环化反应更倾向于1,4-芳基迁移机制。 这项研究强调了DFT在理解复杂有机化学反应中的重要作用，尤其是在预测反应路径和优化合成策略方面。通过无金属催化和自由基机理，可以实现对香豆素类化合物的高效合成，这对药物发现和材料科学等领域具有潜在的应用价值。此外，对于空间位阻效应的新认识也可能推动未来在设计合成路线时考虑更多变的因素。