离子液体中芳环亲核取代机理及选择性研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21672124
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 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:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Solvents are ubiquitous and have played a very important role in the physical organic chemistry history. It is necessary to understand the solvent effects on organic reactions, which would acts as a guide to find suitable medium systems for the chemical industry. Ionic Liquids are labelled as a green solvent with relative low vapour pressures and high boiling points, and have been widely studied and applied among the academic and industry. However, compared with the rapid developments of synthetic applications of ILs, fundamental aspects of chemical transformations in ILs are severely lagged behind, especially in solvation behaviour and solvent effects of ionic liquids on the organic reactions. These issues significantly hampers a rational development of chemistry in ionic liquids. In this application proposal, a systematical study of kinetics for aromatic nucleophilic substitution (SNAr) in ionic liquids will be performed by using a series of classical activated arenes as potential substrates and various type of O, S and N compounds as nucleophiles. By combining the thermodynamic parameter, pKa of nucleophiles and kinetic results, the possible mechanism of SNAr reactions in ionic liquids will be elucidated by the construction of Linear Free Energy Relationship (LFER), such as, Hammett and Bronsted plots. The regio-selectivity for the SNAr in ILs will also be studied in detail, the general effects of cations and anion on the selectivity will be discussed.
溶剂效应在物理有机化学研究中占据重要地位,理解溶剂对有机化学反应的影响,对化学工业具有指导意义。离子液体是一种具有较低蒸汽压,较高沸点的绿色溶剂,在科研工业上近些年得到广泛研究和应用,但相对于在其中的合成应用研究,离子液体对有机物的溶剂化以及对有机反应的溶剂效应研究较为滞后, 严重的阻碍了离子液体中的理性化学的发展。本课题拟在系统研究在若干常见室温离子液体中一系列经典芳环化合物为底物,采用在这些离子液体中已知pKa的若干不同结构的有机氧酸,氮酸及苯硫酚对应的共轭碱作为亲核试剂,利用Hammett和Brönsted 方程等线性自由能相关(LFER)参数来描述在离子液体中的SNAr的反应机理,同时与其他分子溶剂进行对比从而描述离子液体对此类反应的溶剂效应。此外,本研究还将涉及离子液体中芳环亲核取代的区域选择项研究,并尝试得出阴阳离子对选择性的一般规律。

结项摘要

项目的背景主要研究内容已经在申请书中详细介绍。 在本项目的支持下,探索结果表明,离子液体中胺类化合物作为芳环亲核试剂,其反应速率和一些个常见的非质子型分子溶剂如DMSO、DMF中相当。选择性研究结果表明离子液体的阴离子对2,4-二氟硝基苯的取代反应选择性有着决定性作用。此外质子型离子液体阳离子结构对芳环取代的选择性也有一定的影响。我们还对一些列吡咯类质子型离子液体中的溶剂化行为做了必要探索,采用改变阴阳离子的结构的方式来研究不同结构电性的底物的平衡酸度,利用大量线性自由能相关和回归分析对质子型离子液体和分子溶剂,非质子型离子液体的溶剂化区别进行了研究。同时,我们对离子液体中的一类碳酸,硝基烷烃的平衡酸度进行了系统测量,延伸了离子液体中酸度标尺的范围。此外,我们还采用理论计算的方法,对大约500个氮杂环卡宾,85个氮杂环烯烃在DMSO中的碱性进行了计算,并发现它们和二氧化碳加和物的稳定性之间存在线性相关,为未来理性设计和应用这些氮杂环化合物提供了热力学理论支持。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Unexpected Strong Acidity Enhancing the Effect in Protic Ionic Liquids Quantified by Equilibrium Acidity Studies: A Crucial Role of Cation Structures on Dictating the Solvation Properties
意外的强酸度增强了通过平衡酸度研究量化的质子离子液体的效果:阳离子结构对决定溶剂化性质的关键作用
  • DOI:
    10.1021/acs.joc.9b02946
  • 发表时间:
    2020-03-06
  • 期刊:
    JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Gao, Feixiang;Ji, Pengju;Cheng, Jin-Pei
  • 通讯作者:
    Cheng, Jin-Pei
Recent Advances and Advisable Applications of Bond Energetics in Organic Chemistry
键能学在有机化学中的最新进展和合理应用
  • DOI:
    10.1021/jacs.8b04104
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of the American Chemical Society
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Yang Jin-Dong;Ji Pengju;Xue Xiao-Song;Cheng Jin-Pei
  • 通讯作者:
    Cheng Jin-Pei
Acidity Scale of N-Heterocyclic Carbene Precursors: Can We Predict the Stability of NHC–CO2 Adducts?
N-杂环卡宾前体的酸度等级:我们能否预测 NHC-CO2 加合物的稳定性?
  • DOI:
    10.1021/acs.orglett.8b02290
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Organic Letter
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    zhen wang;fang wang;Xiao-Song Xue;Pengju Ji
  • 通讯作者:
    Pengju Ji
Understanding the role of thermodynamics in catalytic imine reductions
了解热力学在催化亚胺还原中的作用
  • DOI:
    10.1039/c9cs00036d
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemical Society Reviews
  • 影响因子:
    46.2
  • 作者:
    Yang Jin-Dong;Xue Jing;Cheng Jin-Pei
  • 通讯作者:
    Cheng Jin-Pei
A Systematic Theoretical Study on the Acidities for Cations of Ionic Liquids in Dimethyl Sulfoxide
二甲亚砜中离子液体阳离子酸性的系统理论研究
  • DOI:
    10.1021/acs.jpca.8b02265
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Zhen Wang;Yongjun Zheng;Yong Zheng;Xiao-Song Xue;Pengju Ji
  • 通讯作者:
    Pengju Ji

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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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