铜催化内炔的硅羧基化反应机理及区域选择性的密度泛函理论研究

摘要

用CO2作为原料,在过渡金属催化下生成新的碳碳键是很重要的.在这类反应中,杂原子官能团和CO2同时与不饱和的底物被催化生成高功能化的羧酸衍生物已经越来越受到人们的关注.本文采用密度泛函理论(DFT)方法,研究了金属铜催化剂催化内炔的硅羧基化反应机理.根据炔烃上甲基和苯环两个取代基的相对位置,提出了两条反应路径(path Ⅰ:甲基和path Ⅱ:苯环).计算结果表明炔烃插入Cu-Si键既是速率决速步骤也是区域选择决速步骤.在path Ⅰ中,炔烃插入Cu-Si键的自由能为112.8 kJ·mol-1,而在path Ⅱ中为127.6kJ·mol-1.显然,path Ⅰ比path Ⅱ在动力学上更有利,这与实验上两条路径对应产物的产率97:3是一致的.分析表明区域选择性是由炔烃取代基甲基和苯环的电子效应决定的.