类锡烯H2SnLiF的结构、性质及反应的理论研究

作     者：吴硕 

作者单位：烟台大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李文佐

授予年度：2024年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：密度泛函理论 类锡烯 加成反应 消去反应 插入反应 

摘      要：在本论文中,采用量子化学计算方法,不仅分析了HSn Li F的分子构型和电子特性,还探讨了其在重要有机反应中的规律与机理,包括加成反应、插入反应以及消除反应等。本研究的成果意在推动类锡烯化学领域的发展,为化学领域的研究人员提供宝贵的参考资料和新的研究思路,开发创新合成方法和路径,本论文研究结果如下: 采用M06-2X和QCISD方法研究了类锡烯HSn Li F与乙烯的加成反应,发现HSn Li F与乙烯加成反应的两种可能路径,最有利的路径是HSn Li F和乙烯先生成三元环产物c-HSn（CH）,然后形成五元环产物。在同样计算水平上研究了类锡烯HSn Li F与甲醛的加成反应,计算结果显示该反应存在两个步骤,第一步先生成三元环产物（c-HSn OCH）和离去基团Li F,然后该产物与甲醛可以发生第二步反应,在第二步反应中有两条可能发生的路径,最终可以生成互为同分异构体的产物。 研究了类锡烯HSn Li F p-络合物构型和三元环构型分别与NH、HO和HF的插入反应。比较反应能垒发现,三元环构型的插入反应势垒低于p-络合物构型,并且无论p-络合物构型或三元环构型,插入反应的难度都是NHHOHF。采用M06-2X和QCISD方法研究HSn Li F与CHX和Si HX（X=F,Cl,Br）的插入反应,根据计算结果,发现CHX与Si HX的最终反应产物相似。通过比较反应势垒,发现插入反应的难度顺序为CHFCHClCHBr,Si HFSi HClSi HBr,HSn Li F与Si HX的插入反应势垒低于与CHX的插入反应势垒。在四氢呋喃中,势垒较低,因此更容易发生反应。 在类锡烯HSn Li F与CH、NH、HO的消去反应中,根据计算结果,发现无论是p-络合物构型还是三元环构型,反应难易程度都是CHNHHO。在四氢呋喃溶剂中反应规律与真空条件下一致,反应难易程度为CHNHHO。 本论文的研究结果可总结为:类锡烯HSn Li F的加成反应分两步进行,首先发生环丙烷化反应,形成三元环的初步产物后,继续与反应物进行环加成反应,生成含锡的五元杂环产物;类锡烯HSn Li F与一系列反应物进行插入反应时,反应物的中心原子与其中一个H原子或卤素原子分别与HSn Li F的Sn原子结合,生成最终产物,该反应的产物相似,机理相似;类锡烯HSnLi F与一系列反应物的消去反应难度随着反应物中心原子电负性的增大而减小,该反应产物相似并且在四氢呋喃溶剂中反应规律与真空条件下的反应规律一致。