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喹喔啉酮和喹唑啉酮类化合物是一类具有十分卓越生理活性的化合物,由于它们的特殊的分子结构,它们被广泛运用于各种疾病的治疗,比如对于非小细胞肺癌治疗有着的里程碑意义的吉非替尼片。此外,它们还能用作金属离子识别领域。近年来,本组发现,喹喔啉酮类和喹唑啉酮类化合物还可以作为一类较好的负氢源,即有机负氢给体。 本文运用热力学的研究手段,结合动力学研究方法,以喹喔啉酮和喹唑啉酮类化合物的模型物为研究对象,主要阐述了在无水无氧乙腈溶液中六个系列的喹喔啉酮和喹唑啉酮类化合物有机负氢转移过程中的机理研究,并尝试探索了羰基对负氢转移的影响以及研究了苯环对负氢转移的热力学以及动力学影响。本文的研究成果如下: (1)设计并合成了22个喹喔啉酮和喹唑啉酮化合物的模型物,并通过核磁共振(1H NMR和13C NMR)以及质谱来确定其结构和其纯度; (2)分别通过循环伏安法(CV)和方波伏安法(OSWV)确定了6个系列的喹喔啉酮和喹唑啉酮类化合物模型物(ZH)及其氧化态(Z+)的氧化还原电位; (3)通过量热滴定技术确定了这六个系列的喹喔啉酮和喹唑啉酮类化合物在无水无氧乙腈中释放负氢离子的热力学驱动力; (4)根据Hess定律运用热力学循环的方法定量计算出这六个系列的喹喔啉酮和喹唑啉酮类化合物模型物(ZH)及其自由基正离子(ZH+)在无水无氧乙腈中释放氢原子,电子和质子的热力学驱动力; (5)通过各个中间体释放氢原子,电子和质子的热力学驱动力的比较,我们得到了羰基和苯环对于喹喔啉酮和喹唑啉酮化合物及其自由基正离子给负氢,氢原子,质子以及电子能力的影响。 (6)通过Hammett取代基参数(σ)考察了取代基对喹喔啉酮和喹唑啉酮类化合物的热力学驱动力的影响,结果表明其热力学驱动力与Hammett取代基参数(σ)有着很好的线性相关,所以对于喹喔啉酮和喹唑啉酮类化合物及其各反应中间体在对位有取代基时,它们的全部热力学驱动力都可以通过Hammett取代基参数简单的估算出来; (7)由化合物的热力学数据可以构建出化合物的热力学分析平台,对于预测和判断反应物及其中间体的反应活性及分析可能的反应机理有着重要的意义; (8)测定了喹喔啉酮和喹唑啉酮类化合物与Ac-Tempo+ClO4-的负氢转移二级反应速率常数,计算出了相应的反应活化参数。通过热力学分析平台,得出了在无水无氧乙腈中,喹喔啉酮和喹唑啉酮系列化合物与Ac-Tempo+ClO4-的负氢转移机理倾向于一步负氢转移。通过获得的动力学数据,从动力学上,得出了喹喔啉酮和喹唑啉酮类化合物在与Ac-Tempo+ClO4-反应时,负氢转移的确是一步负氢转移机理,并且分别作出了各个系列的喹喔啉酮和喹唑啉酮类化合物与Ac-Tempo+ClO4-的反应能级图。 (9)尝试比较了苯环对于化合物给负氢速率的影响。