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1-苄基-3-酰胺基-1,4-二氢喹啉是一种非常重要的NADH模型物,广泛用于NADH辅酶氧化还原反应机理的研究。由于它的酸稳定性,在许多情况下,它可以代替1,4-二氢吡啶化合物作为有机负氢给体。以前的报道中主要关注于它的药物运输作用和不对称还原反应,对其氧化还原反应机理的研究很少,对其负氢转移过程的详细分析更少。因此,本文设计合成了一系列的1,4-二氢喹啉化合物和1,2-二氢异喹啉化合物,通过热力学方法对其负氢性和氧化性进行了测定,并根据热力学循环得到了一系列的热力学参数,为人们研究其负氢转移反应提供了详尽的数据支持;同时通过动力学方法得到了这些负氢化合物与负氢受体发生负氢转移反应时的活化参数,并综合热力学和动力学结果对负氢转移反应机理进行了合理的分析与判断。
本文的主要研究成果如下:(1)设计合成了26个1,4-二氢喹啉化合物和1,2-二氢异喹啉化合物;(2)通过循环伏安法(CV)和方波伏安法(OSWV)确定了喹啉类和异喹啉类负氢化合物及其氧化态的氧化还原电位;(3)通过滴定量热技术测定了喹啉类和异喹啉类负氢化合物在乙腈中释放负氢离子的焓变;(4)建立热力学循环,根据赫斯定律计算出喹啉类和异喹啉类负氢化合物及其自由基正离子在乙腈中释放氢原子、电子和质子的热力学驱动力;(5)通过Hammett方程研究了苄基上的取代基对喹啉类和异喹啉类负氢化合物热力学驱动力的影响;(6)根据喹啉类和异喹啉类负氢化合物及反应中间体的热力学驱动力参数,构建了包含不同基元步骤的热力学特征图,与已知负氢受体化合物的热力学特征图相结合得到了负氢转移反应的热力学分析平台,并由此判断两者反应是一步负氢转移机理;(7)测定了喹啉类和异喹啉类负氢化合物与9-(p-CH3O-Ph)Xn+ClO4-的负氢转移反应的二级速率常数,计算得出相应的活化参数。通过热力学特征图和热力学分析平台,并结合动力学结果,分析得出乙腈中喹啉类和异喹啉类负氢化合物与9-(p-CH3O-Ph)Xn+ClO4-的负氢转移反应属于一步负氢转移机理,分别作出了喹啉和异喹啉负氢化合物与9-(p-CH3O-Ph)Xn+ClO4-反应的能级图,直观地说明了一步负氢转移机理的可靠性。