铜族金属化合物催化反应机理的理论研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21273284
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    78.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0301.化学理论与方法
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

It is of scientific significance to study the relationship between the structure and properties of catalysts. The corresponding study has also broad application prospect in the fields such as chemical engineering, oil processing, manufacturing medicine and environmental protection. In the past years, exploring the properties and reactions with gold as catalyst is becoming a very hot issue. New applications of copper and silver as catalysts are also increasing. Those new catalysis systems and accompanying phenomena found in the experiments have already challenged the development of theoretical and computational chemistry. In this project, we will use density functional theory (DFT) and ab initio to study (i) selective hydroboration of unsaturated hydrocarbon over Au(I)/Au(III) catalyst, (ii) catalysis with ionic liquid as catalyst and Cu(I) as additive, and (iii) preference of 5-membered ring vs. 6-membered ring product for the reactions with Ag(I) as catalyst. At molecular and atomic levels, reaction mechanism of these different systems using metal complexes of copper group as catalysts will be explored, in order to elucidate the influence of different oxidation states of metals on the product selectivity, to get relationship between selectivity of ring size and the type of reactant or catalyst. By comparing similarities and differences in geometric and electronic structure among metal compounds of copper group, we will summarize criterions and/or propose new index system used for evaluating activity and selectivity of catalysts theoretically, and provide theoretical basis for studying structure and properties of catalysts experimentally and for molecular design of catalysts as well.
对催化剂的结构和性质的关系及催化反应机理的研究不仅具有科学意义,而且还在化工和石油加工、制药和环保等领域具有广泛的应用前景。近年来,铜族金属中的金作为催化剂的研究已经成为热点领域,铜和银的应用领域也在不断扩展。实验中出现的新的催化体系和新的现象都对理论与计算化学的发展提出了新的挑战。本项目通过采用密度泛函和从头算的方法,对(1)Au(I)/Au(III)选择催化不饱和烃硼氢化反应,(2)含Cu(I)复合离子液体体系和(3)Ag(I)催化合成五元环和六元环的选择性分别进行理论研究。在分子和原子水平上探索不同的铜族金属化合物催化反应的机理,分析不同价态对产物选择性的影响,寻找成环大小的选择性和反应物、催化剂的关系,比较铜族金属化合物在几何结构和电子结构上的异同,总结和归纳评价催化剂性能和选择性的判据和指标,为实验上研究催化剂结构和性能及进行催化剂的分子设计提供理论依据。

结项摘要

对铜族三个子催化体系的理论计算都已按时结束,基本完成项目目标,获得了各体系的催化反应势能面曲线(机理),这有益于实现催化剂的合理设计。. 在DFT-BP86水平上对Au催化的不饱和烃硼氢化反应进行了研究。计算结果表明:反应中B-H键断裂和B-C/H-C键的生成是同时进行的,属于协同反应;反应为反马氏加成;经历四中心过渡态。苯乙烯和苯乙炔的对比研究结果表明:反应中催化剂先与不饱和烃发生相互作用,再与硼氢化试剂进行作用;苯乙炔比苯乙烯的硼氢化反应更易发生。Au(I)与Au(III)催化剂相比较,在反应中表现的活化能力和选择性更明显。. 不同离子液体催化碳四烷基化反应机理表明:复合离子液体催化碳四烷基化反应时,催化性能和选择性均高于基础离子液体,催化效果主要体现在:高效抑制C8+聚合;促进TMP+氢转移反应;一定程度上减少TMP+异构为DMH+;(CuCl)2可催化碳四烷基化,其主要作用是抑制DMH+形成和聚合反应,而对于C8+形成和氢转移反应不具有促进效果,因此不利于催化反应进行。. 对Ag(I)催化环化反应的选择性进行了理论研究。反应物种4-己烯-1-醇具有顺式和反式结构形式。生成五元环时,反式4-己烯-1-醇(能垒41.5 kcal/mol)更有利。而生成六元环时,顺式4-己烯-1-醇(能垒42.2 kcal/mol)更有利。即R=H时更容易发生反式五元成环,但倾向不大。R=CH3时,对应的六元环醚(能垒43.9 kcal/mol)比五元环醚更容易形成,但倾向也不大。这些计算结果与实验结果一致,即R=H容易生成五元环醚,R=CH3更容易形成六元环醚。. 在项目资助下,发表了国内、国际期刊论文各1篇,完成了2篇硕士论文,另有1篇硕士论文将于2017年6月完成。预计2017年上半年还将完成3篇国外期刊论文的撰写及投稿工作(Au(I)/ Au (III)、Ag(I)、Au-Ag体系各1篇)。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
19电子配合物非线型M—C—O本质的密度泛函研究(M=Fe,Ru,Os)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    分子科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张艺翔;王文平;李翠玉;李秋辉
  • 通讯作者:
    李秋辉

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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

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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

        graph TD
          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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