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近年来,有机三氟硼酸盐(在溶液中以阴离子的形式存在)和有机硒醇化合物在有机合成反应中的应用极大的引起了实验化学家的兴趣,并逐渐成为了实验的研究热点。对于有机三氟硼酸根阴离子主要包括Csp3杂化中心的有机三氟硼酸根阴离子(R-CH2-BF3-)和Csp2杂化中心的乙烯基三氟硼酸根阴离子,其中Csp3杂化中心的有机三氟硼酸根阴离子有烯丙基三氟硼酸根阴离子,2-丙炔基三氟硼酸根阴离子,苄基三氟硼酸根阴离子和杂环甲基三氟硼酸根阴离子,并且在新型双催化偶联中Csp3杂化中心的有机三氟硼酸根阴离子的交叉偶联已通过单电子转移(SET)成功实现。对于有机硒醇化合物(R-Se H)主要包括烷基硒醇,环烷基硒醇,苄基硒醇,烯丙基硒醇和芳基硒醇,有机硒醇化合物在化学和生物化学中都有着非常重要的作用。在有机三氟硼酸根阴离子的新型双催化交叉偶联和有机硒醇化合物的合成反应中,有机三氟硼酸根阴离子的C-B键和有机硒醇化合物Se-H键的强度对了解它们的反应性有着重要的作用,所以化学键的活化断裂都是一个很关键的步骤。因此,为了使有机三氟硼酸根阴离子和有机硒醇化合物化学键的活化断裂能够为实验研究者提供更好的指导,我们使用了量子化学的理论方法,从热力学的角度对化学键C-B键和Se-H键的活化断裂进行系统的研究和分析,研究的内容主要包括有机三氟硼酸根阴离子E°和有机硒醇化合物离解平衡常数p Ka。具体如下,首先,对于有机三氟硼酸根阴离子,第一步,我们选用了27个重(非氢)原子数小于8的有机三氟硼酸根阴离子作为训练集,用两种不同系列的高精度方法包括Gn系列和CBS系列去计算这27个离子的ΔGgas值,由于这27个ΔGgas实验值未知,我们最终采用自洽性好的几种高精度方法的平均值作为后续研究中DFT方法评估的标准参考值。第二步,我们选用了十几种密度泛函理论(DFT)方法来计算这27个离子的ΔGgas值,从而在这些密度泛函理论(DFT)方法中选择一个合适的方法来计算大的有机三氟硼酸根阴离子体系(即针对重(非氢)原子数大于8的有机三氟硼酸根阴离子),这些DFT方法中有一些远程校正方法如w B97XD和一些2010年后出现的方法如M11等。然后我们对不同DFT方法计算的ΔGgas值和标准参考值之间的平均偏差(MD),平均绝对偏差(MAD)和均方根误差(RMSE)进行比较选出了计算大的有机三氟硼酸根阴离子体系的最精确,合适的方法。之后,进行溶剂化模型的确定,我们采用最合适的DFT方法结合溶剂化模型PCM(包括六种原子半径)和SMD模型对24个具有实验值的有机三氟硼酸根阴离子的标准氧化还原电位进行计算,最终我们再通过比较不同方案计算出的结果和实验值之间的平均偏差(MD),平均绝对偏差(MAD)和均方根误差(RMSE),选出了一个计算标准氧化还原电位的最优方案组合。最后,我们利用最优方案对各种类型的有机三氟硼酸根阴离子的标准氧化还原电位进行了系统的研究,并进一步研究了取代基效应、轨道能量效应、位置效应等不同的因素对标准氧化还原电位的影响。其次,对于有机硒醇化合物,我们选用了两种DFT方法结合三种溶剂化模型对16个具有实验值的有机硒醇化合物的p Ka值进行计算,并比较其组合方案的计算结果与实验值的之间的MD、MAD和RMSE值,最终选择了最优的组合方案对后续各种类型的有机硒醇化合物的p Ka值进行系统的研究,并且通过NBO分析等对硒醇的取代基效应进行更深入的解释。1.对于有机三氟硼酸根阴离子的标准氧化还原电位的计算,我们首先采用了七种高精度方法包括G3,G4,G3B3,G4MP2,CBS-Q,CBS-QB3,CBS-4M方法计算了27个重(非氢)原子数小于8并且实验值未知的有机三氟硼酸根阴离子ΔGgas值,通过比较计算结果,六种高精度方法G3,G3B3,G4,G4MP2,CBS-QB3和CBS-4M的平均值被用作后续计算的标准参考值。之后,我们选用了17种DFT方法来计算27个重(非氢)原子数小于8的有机三氟硼酸根阴离子ΔGgas值,其中M05-2X方法以最小的RMSE值1.58kcal/mol脱颖而出,被认为是计算有机三氟硼酸根阴离子体系的最合适的方法。最后,我们使用M05-2X方法结合SMD模型和包含UAHF,UAKS,Bondi,UA0,UFF和Pauling的原子半径集的PCM模型对24个具有实验值的有机三氟硼酸根阴离子的标准氧化还原电位进行计算,计算结果显示,M05-2X方法和PCM模型的UAHF原子半径相结合的计算结果最优,其RMSE值最小,为0.16V。因此,我们利用此方案对Csp3杂化中心的有机三氟硼酸根阴离子(R-CH2-BF3-,其中R=烯基、炔基、芳基和杂环基)以及Csp2杂化中心的乙烯基三氟硼酸根阴离子的标准氧化还原电位和取代基效应进行研究。其中,对于R=烯基,与α取代的烯丙基三氟硼酸根阴离子相比,β取代的阴离子的吸电子基团(EWGs)和供电子基团(EDGs)之间的E°值差值较小。对于R=炔基,α和γ取代的2-丙炔基三氟硼酸根阴离子都存在三个特殊的E°值,即取代基为供电子基团-OCOCH3,-NHCOCH3和-OPh的E°值。对于R=芳基,对于α取代的苄基三氟硼酸根阴离子,也存在三个特殊的E°值,即取代基为供电子基团-OCOCH3,-NHCOCH3和-NHPh的E°值,对于邻,间和对位取代的阴离子,取代基的远程位置效应不明显。对于R=杂环基,通常,六元杂环甲基三氟硼酸根阴离子的E°值大于五元杂环甲基三氟硼酸根阴离子。在Csp2杂化中心的乙烯基三氟硼酸根阴离子中,对于α取代,取代基为吸电子基团-NO2,-CHO,-CF3和-F可以使E°值增大,取代基为供电子基团-OCOCH3和-Ph,-NHPh,-N(CH3)2和-NHCH3可以降低E°值。此外,我们对自然键轨道(NBO)和基态效应(GE)、激发态效应(RE)以及前沿轨道能量等进行了分析,以进一步揭示E°值变化规律的实质。并且在不同类型的有机三氟硼酸根阴离子中,E°值和取代基常数σp+,GE值,RE值等都存在着良好的线性关系。2.对于有机硒醇化合物的p Ka值的计算,我们采用了有机硒醇化合物结合三个水分子的构象,以及采用两种DFT方法包括M06-2X和ωB97XD方法和三种溶剂化模型包括SMD模型,SMDs SAS模型和PCM-Bondi模型相结合计算16个具有实验值的有机硒醇化合物的p Ka值,通过对计算结果的比较,我们发现,ωB97XD方法结合SMD模型以最小的RMSE值0.38个p K单位成为了计算有机硒醇化合物p Ka值的最好方案。因此,我们利用此方案对各种类型的有机硒醇化合物(R-Se H)和有机硒代羧酸化合物(R-COSe H)的p Ka值和取代基效应进行了研究,其中,R=烷基、环烷基、苄基、烯丙基和芳基。研究结果显示,对于相同类型的有机硒醇和有机硒代羧酸化合物,有机硒代羧酸化合物的p Ka值要高于有机硒醇化合物的p Ka值。通常,吸电子基团可以减小p Ka值,而供电子基团增大p Ka值。但是,可能由于-COOH,-NH2和-N(CH3)2在水溶液中是以离子构型存在的,会对一些类型的硒醇化合物的p Ka值的产生相反的效应,即吸电子基团-COOH使p Ka值增大,而供电子基团-NH2和-N(CH3)2使p Ka值减小。另外,在不同类型的有机硒醇和有机硒代羧酸化合物中,我们还得到了p Ka值与自由基中Se原子的自然电荷、EHOMO值等之间良好的线性关系。