Fe^+与CH_3X(X=Cl,Br,I)反应的理论研究

作     者：孙小丽 李吉来 黄旭日 孙家锺 Sun Xiaoli;Li Jilai;Huang Xuri;Sun Chiachung

作者机构：吉林大学理论化学研究所理论化学国家重点实验室长春130023 

基　　金：国家重点基础研究发展计划(973)(No.2012CB932800) 国家自然科学基金(Nos.21103064 21073075和21173097) 教育部博士点基金(No.20100061110046) 吉林大学理论化学国家重点实验室专项基金 吉林大学基本科研业务费(Nos.421010061439 450060445067)资助 

出 版 物：《化学学报》 (Acta Chimica Sinica)

年 卷 期：2013年第71卷第5期

页      码：749-754页

摘      要：铁及其复合物催化的C—X键功能化日益引起人们的重视.采用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/def2-SVP水平下详细研究了Fe+与CH3X(X=Cl,Br,I)的反应活性和机理.计算结果表明标题反应存在两种反应机制,即插入机制和SN2机制.从机理上来看,在插入机理中,反应都始于Fe+离子从侧面进攻CH3X,生成产物FeX+和CH3;而在SN2机制中,反应则始于Fe+离子从背后进攻CH3X,生成产物3FeCH+和X.从我们的计算可以看出,四重态或六重态下的Fe+离子在C—X键活化中展现了截然不同的催化活性;在所有通道中,都以四重态为主导;SN2机制中相对较高的决速能垒使其丧失了竞争性.再者,计算表明在所有的插入机制中,所有通道都是放热的,而在SN2机制中,仅有X=I时,反应是放热的.此外,计算表明这些反应属于两态反应活性,两种机制中,在反应的入口和出口存在最小能量交叉点.此外,反应途径电子结构追踪分析表明自旋极化对能量影响较大,调控着反应采取的反应通道和主副产物比例.通过本文的理论研究,尤其是详细的电子结构分析,为铁催化剂活化C—X键和C—C耦联反应提供了线索和以铁为基的催化剂设计提供理论依据.

主 题 词：Fe+ 插入 SN2 反应机制 能垒 电子结构 

学科分类：081704[081704] 07[理学] 070304[070304] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.6023/A13020177

馆 藏 号：203110395...