不饱和羰基化合物合成功能氧杂环化合物的理论研究

用密度泛函理论，结合溶剂极化连续介质模型,对一系列典型的金属催化不饱和羰基化合物的加成环化反应，以合成功能氧杂环化合物的体系进行理论研究:(1)AuCl3催化α-羟基,β-炔基酮合成多取代呋喃酮;(2)AuCl3或PtCl2催化α-羟基-α-炔基环式酮合成螺式不饱和氧杂环酮;(3)AuCl3或AuCl催化α,β-连二烯羰基化合物合成呋喃;(4)Pd(OAc)2催化炔基萘甲醛合成萘并吡喃;(5)PdCl2催化炔基氨基酮合成醛基噁唑。确立反应机理，揭示催化本质,总结反应规律,提出合成功能氧杂环化合物时,筛选不饱和羰基化合物、催化剂和溶剂的依据和建议，设计可行的合成方案。..预期成果:发表学术研究论文5-8篇,培养硕士生3-5名,培养量化研究团队

人工合成具有特殊药理作用或生物活性化合物是有机合成化学的重大课题，许多具有生物活性或药理作用的天然产物或制剂都含氧杂环结构单元，研究这些具有特殊功能的氧杂环化合物的人工合成具有重要的应用前景。本项目拟采用量子化学密度泛函理论，对一系列典型的不饱和羰基化合物分子内环化反应，以合成功能含氧杂环母体结构的体系进行了系统的理论研究。(1)研究了AuCl3催化α-羟基-α-炔基环已酮合成螺呋喃酮的反应机理, (2)对PtCl2催化炔基氮丙啶合成环戊烷吡咯的机理进行了研究，(3)对[Pd(dppp)(H2O)2](BF4)2催化7-三甲基硅基-4,4-二乙酸乙酯基-6-炔-2-庚酮合成环外烯烃的反应机理进行了研究，(4)研究了FeCl3催化合成具有抗癌活性的苯并吡喃衍生物-羰基二氢吡喃衍生物的反应机理,(5)对PdCl2(MeCN)2催化N-炔丙基酰胺合成2-取代-4,5-二氢噁烷-5-甲醛的反应机理进行了研究，(6) 研究了Au38团簇作为金纳米微粒的模型，采用密度泛函理论方法研究了1, 6-烯炔环异构化反应的机理，并与金配合物催化1,6-烯炔反应机理进行对比，(7) 研究了具有抗肿瘤活性的山萘酚缩二乙烯三胺席夫碱镧配合物的结构。结果表明，诸如Au(III)、Pt(II)、Pd(II)、Fe(III)等金属催化剂催化羰-炔或氮-炔间的环化反应,是构建杂环化合物的母体结构，是有效的途径。金属催化剂的作用关键是,金属原子与炔基配位，形成σ-π配键，能显著降低炔基的反键轨道π*的能级，从而降低羰基氧原子LP-(2p)轨道或氮丙啶的氮原子LP-(2p)轨道与炔基反键轨道π*的能级差，降低环化反应的势垒,使氧原子或氮原子的孤对电子更容易进入炔基反键轨道π*中,发生环加成反应,生成多取代氧/氮杂环母体结构。