[发明专利]一种预测氯化金催化炔酰胺和异恶唑胺化反应产物的方法

说明书

本发明公开了一种预测氯化金催化炔酰胺和异恶唑胺化反应产物的方法，选取氯化金催化炔酰胺和异恶唑的胺化反应为研究对象，基于密度泛函理论，在M06泛函水平上具体选用基组对异恶唑和炔酰胺胺化反应进行结构优化和振动分析，利用密度泛函理论方法分析胺化反应过程中关键中间体和过渡态的电子结构、成键及反应性，逐步找出反应过程中的所有过渡态和中间体结构，分析其结构与性质，探究反应机理以预测反应产物，为实验取代Pt(II)催化剂提供理论依据，为扩大适用于环加成和其他碳环合过程的金催化反应范围提供理论信息。

技术领域

本发明涉及一种属于量子化学计算技术领域，具体为一种基于密度泛函理论预测氯化金催化炔酰胺和异恶唑胺化反应产物的方法。

背景技术

过去几十年，过渡金属催化得到了极大的发展，各种过渡金属的存在不仅大大增加了催化反应的多样性，也为实现绿色催化研究提供了一条有效途径。在均相金属催化的领域中，金属催化炔烃类化合物一直都是一大研究热点，利用均相金属催化这一策略，科学家们发展出了一系列高效的有机合成方法，为实现复杂天然产物的高效合成做出了贡献。

前人发现，Pt(II)和Au(I)催化炔酰胺和异恶唑胺化反应的产物选择性不同(Angewandte Chemie International Edition,2017,56(2)，605-609)。反应使用Pt(II)催化剂生成七元环产物，而使用Au(I)催化剂生成的是五元环产物。因为在Pt(II)催化中，铂卡宾中间体d_π→ρ_π的反馈比金卡宾d_π→ρ_π的弱，导致与四配位Pt(II)相连的卡宾碳比线性二配位Au(I)相连的卡宾碳带有较多的正电荷。因此，铂卡宾碳对进攻亲核碳位点和羰基氧位点的选择性降低，空间效应占主导地位，卡宾碳会优先进攻位阻较小的羰基氧位点，通过动力学上有利的1,7-环化，形成七元环产物。而在Au(I)催化中，金卡宾中间体的分子内环化的区域选择性不受空间排斥的影响，而是电子效应起主要作用，主要取决于进攻位点的相对亲核性，卡宾碳优先进攻亲核性较小的碳位点并且通过1,5-环化，形成五元环产物。

值得指出的是，上述Pt(II)催化反应使用了有毒的CO气体，CO气体不仅对人体会产生危害，其能与血红蛋白结合降低血红蛋白的输氧能力，严重时可使人窒息死亡；而且会对环境造成污染。我们大胆猜测：1.若能用其他过渡金属催化剂取代Pt(II)催化剂，则可避免上述不利现象的发生。2.氯化金与Pt(II)催化剂同属于四配位体，应该是有望取代Pt(II)的良好催化剂。我们猜测氯化金作为催化剂时，应与Pt(II)催化情况类似，空间效应占主导地位，卡宾碳会优先进攻位阻较小的羰基氧位点，通过动力学上有利的1,7-环化，形成七元环产物。若理论预测上成立，则可用氯化金代替Pt(II)催化剂，一方面可避免有毒CO气体的使用，规避掉其对人体的伤害和对环境的污染；另一方面，可扩大适用于环加成和其他碳环合过程的金催化反应的范围。

发明内容

本发明的目的是克服和弥补现有实验方法的不足，提供一种预测氯化金催化炔酰胺和异恶唑胺化反应产物的方法，阐明机理以指导实验，节省反复实验所耗费的时间和资源，降低成本。

本发明采用的技术方案如下：一种预测氯化金催化炔酰胺和异恶唑胺化反应产物的方法，其特征在于：炔酰胺和异恶唑胺化反应选用的是氯化金催化剂。

本发明采用的另一种技术方案如下：一种预测氯化金催化炔酰胺和异恶唑胺化反应产物的方法，选取氯化金催化炔酰胺和异恶唑的胺化反应为研究对象，利用密度泛函理论方法分析胺化反应过程中关键中间体和过渡态的电子结构、成键及反应性，探究胺化反应的有机反应机理，预测氯化金催化胺化反应产物的选择性，扩大适用于环加成和其他碳环合过程的金催化反应的范围；其特征在于：方法步骤为：

S1，选择研究对象；选择实验研究中的反应底物，分别为异恶唑和炔酰胺二种物质，用软件GaussView 6.0建立其分子模型；