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本文利用动力学并结合热力学的方法对五元环及六元环NAD(P)H的负氢转移机理进行研究。
合成了5种对位取代的2-苯基-苯并咪唑(DMPBI),BNAH,并利用紫外或者停留技术等动力学手段测定了五元环负氢化合物(DMPBI)和六元环化合物(BNAH)同三种碳正离子(AcrH+,(Ph)3C+,TPP+)等17组反应在五个温度(298k,303k,308k,313k,和318k)下的动力学速率常数。
(1).动力学的分析表明:当这三种碳正离子同取代五元环化合物反应时,反应的速率随着五元环取代基拉电子能力的增加而逐渐减小。通过对取代的DMPBI和三种碳正离子(AcrH+ClO4-,(Ph)3C+BF4-,TPP+BF4-)反应的logk2与取代基常数的哈密特线性相关的分析,得到斜率分别为(-1.1,-0.83,和-0.73)。它们的斜率都为负值说明五元环化合物的反应中心正电荷逐渐增加,证明反应可能为电子转移或者是一步负氢转移。
(2).热力学驱动力判定:取代DMPBI和三种碳正离子(AcrH+,(Ph)3C+,TPP+)负氢转移的电子转移热力学驱动力的范围分别为12.84-16.87kcal/mol,16.90-18.47kcal/mol、和12.98-13.99 kcal/mol,均小于23.1kcal/mol,证明反应是电子引发的。
(3).热力学驱动力分析表明DMPBI同(Ph)3C+,AcrH+,和TPP+反应的机理为电子、氢原子转移,其中氢原子转移为反应的决速步。由于AcrH+在反应过程中空间位阻较小,因此同DMPBI反应速度非常快。DMPBI同(Ph)3C+反应的过程中由于存在碳自由基发生的C-C偶和作用,使得反应速度较慢。TPP+的空间位阻效应使得它同DMPBI的反应的速率最慢。
(4).热力学驱动力分析表明BNAH同(Ph)3C+和AcrH+的反应是一步负氢转移反应,而BNAH同TPP+的反应为e-H转移反应,氢原子转移反应为反应的决速步。
(5).由于DMPBI的2位为苯基,导致DMPBI同TPP+反应时有较大的位阻,因此DMPBI同TPP+反应的速率小于BNAH同TPP+反应的速率。