双/多官能团手性有机催化剂在一些不对称反应中催化作用机理的理论研究和计算机辅助设计有机催化剂的探索

用计算化学的方法和手段对一些常见的双/多官能团手性有机催化剂在不对称Morita-Baylis-Hillman（MBH）/aza-MBH反应及相关反应中的催化作用机理进行研究。阐明这些催化剂上的官能团如何与底物相互作用，从而高活性、高选择性的催化反应。揭示控制双/多官能团手性有机催化剂活性、立体选择性的关键因素，为合理解释实验结果、预测和设计新催化剂提供理论依据。此外还将考察溶剂或添加剂在这些催化体系中对催化剂立体选择性的影响，进一步完善理论模型。在探索计算机辅助设计有机催化剂的研究中，首先会建立一个包含常用有机催化剂活性数据的样本集，并计算一系列描述子或发展新的适用于研究有机催化剂的描述子。逐步建立可靠而有效的定量构效关系（QSAR）的计算模型，为合成化学家更有目的的合成提供服务。

在本课题执行期间，主要对含氮或含磷路易斯碱催化的一些反应的机理进行了研究，取得了一些不错的结果并已发表论文。在含氮或含磷路易斯碱催化的反应机理研究方面：1.我们发现在手性胺催化剂作用下，靛红衍生物与联烯酸酯可以发生一个串联的环化反应，能以很高的产率、优异的对映选择性和良好的非对映选择性生成螺环吲哚类化合物，通过理论计算，我们认为协同不同步的[3+2]环化反应机理是合理的，并解释了底物取代基对产物非对应选择性的影响；2. 我们在路易斯碱催化的环丙烯酮与亲核试剂的反应及机理方面有重要进展，通过DFT计算对这类反应机理做了详细的研究和合理解释；3.我们研究小组发现了一类新型的膦促进的双环丙酮的分子内环化反应, 通过DFT计算结合同位素标记实验对这类新型反应的机理做出合理解释，并阐明不同取代基的膦做催化剂对反应的影响；4.我们研究小组发现，MBH产物的衍生物与靛红衍生的肟在不同的含氮路易斯碱催化下，能高区域选择性和高立体选择性的生成相应的肟醚或硝酮产物，通过DFT计算对反应机理做了研究并阐明不同含氮催化剂性质的差异对反应的影响；5. 我们研究小组发现靛红衍生的硝酮和炔在加热和硅胶作用下，能以很高的产率和优异的非对映选择性生成螺环吲哚类化合物，在不加硅胶的条件下，会得到另一个产物，通DFT计算，我们对这个硅胶促进的碎裂反应的机理做了合理的解释。同时我们撰写了两篇关于手性有机小分子催化研究进展的综述，引起同行关注并引用。此外，另外一部分具有特色的工作是在研究过程中发现两个有趣的铑或金催化的张力分子的串联反应，对其机理进行了初步的研究，也取得一些成果。