金屬催化C-C偶聯反應在實驗中以及化學工業上都具有十分重要的意義,而偶聯反應幾乎都涉及到金屬中心的氧化,因此,對相關的氧化反應的機制探索就顯得尤為重要。
密度泛函理論可以從計算機技術的發展說起,Gaussian從頭算程式如今已經成為化學中的重要方法。Gaussian計算程式正是用於解決複雜的化學體系的薛定諤方程。Gaussian程式支援多種量子化學計算理論和計算方法,具體有:分子能量和結構、過渡態能量和結構、化學鍵和反應能量、分子軌道、多重矩、原子電荷和電勢、振動頻率、核磁性質等。對於密度泛函理論,使用頻率最多的主要是 B3LYP和M06兩種。透過大量的實驗研究和各種效能引數的對比之後,我們發現 M06方法比B3LYP方法具有較強的適用性。因為較好地考慮了電子之間的弱的相互作用,M06在處理弱的非共價相互作用時表現地更優異,所以M06 方法應用越來越廣泛,是 M06方法的計算速度要明顯低於 B3LYP 方法,也是目前還有很多人一直沿用 B3LYP 方法的主要原因。艾課題組巧妙地使用較為精確的量子化學計算方法 CASSCF、B3LYP和MI2,以 cc-pVDZ 作為基組,對基態和激發態勢能的駐點進行了最佳化,並得出了其相應能量。用完全活化空間自洽場(CASSCF),密度泛函理論(DFT)中的 B3LYP 和一級微擾理論(MP2)方法,最佳化基態(So)和最低二態(T1)上的結構。對於第一激發單態上的駐點結構,用 CASSCF 方法進行了最佳化。理論結果與實驗符合得非常好,進一步驗證了理論結果的可靠性,並對實驗尚未能測定的溫度範圍,給出了可靠的理論預測。
在化學反應過程中,炔基配位金一般比未配位的金更容易發生被高價碘化合物氧化的反應,也就是配位金比遊離金更容易被高價碘化合物氧化,這個結論將為以後新體系的研究以及化學工業上的應用提供依據。
在以後的研究中,我們將進一步探索更好更簡便的步驟來進行實驗,研究出一個能使氧化產物達到能量最低的勢能壘,繼續在理論化學及金催化這一領域做出更多的貢獻,更簡單更便捷地得到金催化的產物。我們從反應機理和路徑選擇幾個方面共同得出以上幾點結論,使我們對課題有了進一步深刻的理解和認識,透過選用金作為過渡金屬進行催化C-C官能團化的反應,也為後面的研究提供了方案和理論意義。