动力学控制的钼催化烯烃复分解反应机理的理论研究

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基本信息

  • 批准号:
    21702182
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0307.化学反应机制
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Olefin metathesis reaction is one of the key transformations to build natural products and complex drug molecules in synthetic chemistry. This reaction transforms olefin to olefin, and the similarity between the reactants and products makes the highly efficient catalysts achieving the thermodynamic equilibrium of the catalytic process. Such thermodynamically controlled reactions cannot selectively control the Z,E-stereoselectivity of the olefin product, which limits the synthetic application of olefin metathesis reaction. Focusing on this issue,the proposed studies aim to study the mechanism and selectivities of kinetically controlled Mo-catalyzed olefin metathesis reactions, from the perspective of physical organic chemistry and using density functional theory calculations.This proposal will reveal the controlling fators of thermodynamic and kinetic controls, establish the transition state model of the kinetically controlled stereoselectivity, and explain the origins of the substrate- and ligand-based stereoselectivity. Based on the explanations of the existing experimental results, we will try to develop the design principle to modify and improve the kinetically controlled molybdenum catalysts, and to expand the substrate scope of related olefin metathesis reactions. The findings will facilitate the synthetic chemists to design more efficient and selective olefin metathesis reactions, improving the synthetic applications of olefin metathesis reactions.
烯烃复分解反应是合成化学中构建天然产物和药物分子的重要转化。由于此类反应由烯烃制烯烃,反应物和产物的类似性使得高效的催化剂往往会实现催化过程的热力学平衡。这种热力学控制的过程导致产物烯烃的顺反立体构型难以专一的调控,限制了烯烃复分解反应在合成中的应用。针对这一问题,本项目从物理有机化学的角度出发,采用密度泛函计算的方法,进行动力学控制的钼催化烯烃复分解反应的机理研究,阐明区分热力学控制和动力学控制的决定因素,建立动力学控制立体选择性的过渡态模型,从而揭示配体和底物控制立体选择性的机制。在验证和解释现有实验结果的基础上,尝试提出改良动力学控制的钼催化剂的基本原则和拓展相关烯烃复分解反应底物的核心策略,辅助合成化学家设计更高效和选择性的烯烃复分解反应,使烯烃复分解反应在合成化学中发挥更加重要的作用。

结项摘要

烯烃复分解反应是构建复杂天然产物、药物分子和聚合物材料的一类重要方法,在合成化学及高分子材料化学等领域具有重要意义。该类反应自上世纪50年代中期发现以来,设计与合成高效催化剂一直是该领域的研究核心。本项目通过计算化学的方法,对包含膦配体、氮双芳基卡宾配体、氮双烷基卡宾配体以及氮双芳基不对称卡宾配体的催化烯烃关环复分解反应和烯烃交叉复分解反应进行了系统研究,阐明了相关转化的微观机制,发现了烯烃复分解反应中的线性自由能关系,并基于线性自由能关系构建了烯烃复分解反应的热力学火山图,从而在分子层面明确了影响催化活性的控制因素,为实验科学家理性设计烯烃复分解催化剂提供了理论模型。

项目成果

期刊论文数量(46)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Palladium-Catalyzed Decarbonylative Suzuki–Miyaura Cross-Coupling of Amides by Carbon–Nitrogen Bond Activation
钯催化碳氮键活化的酰胺脱羰 Suzuki-Miyaura 交叉偶联
  • DOI:
    10.1039/c9sc03169c
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chem. Sci.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhou Tong-Liang;Ji Chong-Lei;Hong Xin;Nolan Steven P.
  • 通讯作者:
    Nolan Steven P.
Nucleophile-Dependent Z/E- and Regioselectivity in the Palladium-Catalyzed Asymmetric Allylic C-H Alkylation of 1,4-Dienes
钯催化 1,4-二烯不对称烯丙基 C-H 烷基化中亲核试剂依赖性 Z/E 和区域选择性
  • DOI:
    10.1021/jacs.8b13582
  • 发表时间:
    2019-04-10
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Lin, Hua-Chen;Xie, Pei-Pei;Gong, Liu-Zhu
  • 通讯作者:
    Gong, Liu-Zhu
Stereoretentive C( sp(3))-S Cross-Coupling.
立体保持C(sp(3))-S交叉偶联
  • DOI:
    10.1021/jacs.8b11211
  • 发表时间:
    2018-12-26
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Zhu, Feng;Miller, Eric;Zhang, Shuo-qing;Yi, Duk;O'Neill, Sloane;Hong, Xin;Walczak, Maciej A.
  • 通讯作者:
    Walczak, Maciej A.
Highly Chemoselective, Transition-Metal-Free Transamidation of Unactivated Amides and Direct Amidation of Alkyl Esters by N-C/O-C Cleavage
未活化酰胺的高度化学选择性、无过渡金属的转酰胺化和通过 N-C/O-C 裂解进行的烷基酯的直接酰胺化
  • DOI:
    10.1021/jacs.9b04136
  • 发表时间:
    2019-07-17
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Li, Guangchen;Ji, Chong-Lei;Szostak, Michal
  • 通讯作者:
    Szostak, Michal
Computational studies on Ni-catalyzed C-O bond activation of esters
Ni催化酯类C-O键活化的计算研究
  • DOI:
    10.1016/j.jorganchem.2018.01.019
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Organometallic Chemistry
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Li Xin;Hong Xin
  • 通讯作者:
    Hong Xin

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旋转摩擦挤压加温法制备金刚石表面Ti涂层
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甜菜幼苗生长及叶片光化学活性对氮素的响应特征
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    洪鑫
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    --
  • 发表时间:
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    --
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  • 通讯作者:
    张课微

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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