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本文应用密度泛函理论在B3LYP/6-31G*水平下对3-甲硫基-4-R(R=CN,CO2Et)-5-氨基吡唑与碘甲烷反应的机理和杯[4]吡咯与甲醇相互作用进行了研究:
1.3-甲硫基-4-R(R=CN,CO2Et)-5-氨基吡唑与碘甲烷反应的机理。
基于实验结果,本文对吡唑衍生物与碘甲烷反应提出了几种可能的反应途径。途径Ⅰ是碘甲烷脱去吡唑环上的质子后与碘甲烷反应生成两种异构的产物。途径Ⅱ认为碘甲烷直接进攻吡唑环上的三级氮原子,然后脱去碘化氢生成产物,由于反应物存在两种异构体而导致生成两种异构的产物。本文还研究了产物甲基转移的异构化反应。通过对反应物、产物和中间体的构型优化,过渡态的寻找、频率分析以及各个过渡态IRC的计算,得出以下结论:
(1)反应物直接脱去质子需要很高的能量,是途径Ⅰ的速控步,在常温下不易进行。
(2)在途径Ⅱ中,反应物通过分子间氢转移生成异构体的活化能很低,并且途径Ⅱ中每一步都不需要高的活化能,常温下容易进行。
(3)产物甲基转移反应的活化能很高,在常温下产物不容易发生甲基转移的异构化反应。
2.杯[4]吡咯与甲醇相互作用的研究
构建并优化出1,-交替式,1,2交替式和部分杯式杯[4]吡咯分别与甲醇形成1:1和1:2的复合物稳定构象,进行了频率分析计算,并采用6-31+G**基组对这六个复合物进行了NBO计算和BSSE结合能校正。研究表明,杯[4]吡咯与甲醇主要通过氢键作用形成复合物;对于这三种构象,形成1:2的复合物的结合能大于形成1:1复合物的二倍,说明更容易形成1:2的复合物。比较六个复合物的能量、热力学函数以及结合能,摩尔比为1:2的1,3-alternate式复合物应该是主要存在形式。