含氟有機(jī)手性小分子手性識(shí)別作用的理論研究.pdf

1、手性分子間的手性識(shí)別作用在生命科學(xué)和不對(duì)稱有機(jī)合成等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。分子水平上的手性識(shí)別機(jī)理研究將為實(shí)驗(yàn)上的藥物合成和藥物性質(zhì)分析等方面提供理論指導(dǎo)。氟原子的引入能夠賦予手性分子獨(dú)特而有利的生理化學(xué)性質(zhì)，從而改變其藥理學(xué)性質(zhì)。然而，目前對(duì)于較大生物體系的深入研究還有一定的挑戰(zhàn)。因此，基于含氟有機(jī)手性小分子的手性識(shí)別作用的理論研究具有重要的意義。
　　本論文利用微擾 MP方法，從理論上研究了含氟有機(jī)手性小分子的手性識(shí)別作用，并用

2、自然鍵軌道理論(NBO)研究了軌道相互作用能進(jìn)而討論復(fù)合物的穩(wěn)定性。本論文主要工作及結(jié)論如下:
　　(1)用二級(jí)微擾理論 MP2方法對(duì)手性分子2-氟環(huán)氧乙烷與過氧化氫間的手性識(shí)別作用進(jìn)行了理論研究，并將結(jié)果與 Xu et al。研究體系2-甲基環(huán)氧乙烷與過氧化氫以及我們課題組先前研究體系2-羥甲基環(huán)氧乙烷與過氧化氫間的手性識(shí)別作用結(jié)果進(jìn)行了比較。和預(yù)想一致，對(duì)過氧化氫的手性識(shí)別能力，2-氟環(huán)氧乙烷大于2-甲基環(huán)氧乙烷但小于2-羥甲

3、基環(huán)氧乙烷。出乎意料的是，2-氟環(huán)氧乙烷與過氧化氫形成的四個(gè)復(fù)合物結(jié)構(gòu)中氟原子沒有參與形成氫鍵。我們用Leutwyler使用的理論和方法研究了2-氟環(huán)氧乙烷與過氧化氫間的手性識(shí)別機(jī)理，并與體系2-甲基環(huán)氧乙烷、2-羥甲基環(huán)氧乙烷與過氧化氫間的手性識(shí)別機(jī)理進(jìn)行了初步討論，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這三個(gè)體系間的手性識(shí)別機(jī)理是不同的。2-氟環(huán)氧乙烷與過氧化間的手性識(shí)別驅(qū)動(dòng)力是氫鍵和靜電相互作用；2-羥甲基環(huán)氧乙烷與過氧化氫間的手性識(shí)別驅(qū)動(dòng)力是主要?dú)滏I；2-甲

4、基環(huán)氧乙烷與過氧化氫間的手性識(shí)別驅(qū)動(dòng)力是次級(jí)氫鍵和空間位阻作用。最后，為了對(duì)將來的光譜分析做出理論指導(dǎo)，我們還進(jìn)行了有關(guān)振動(dòng)頻率、紅外強(qiáng)度、轉(zhuǎn)動(dòng)常數(shù)和偶極矩的計(jì)算。
　　(2)我們還擴(kuò)展了先前的2-羥甲基環(huán)氧乙烷與過氧化氫研究系列，研究了2-羥甲基環(huán)氧乙烷分子與氟乙醇間的手性識(shí)別作用。2-羥甲基環(huán)氧乙烷分子與氟乙醇作用形成的18個(gè)氫鍵復(fù)合物中，只有9個(gè)氫鍵復(fù)合物中氟原子參與形成了C-F···H-C鍵，嚴(yán)格來說 C-F···H-C不

5、可認(rèn)為形成的是氫鍵，因 F···H間的距離大于2.5?，約等于F和H的范德華半徑之和，其強(qiáng)度與范德華力近似。本論文中仍把形成的C-F···H-C鍵看作是強(qiáng)度較弱的次級(jí)氫鍵。為了進(jìn)一步全面系統(tǒng)分析氟原子的作用，我們還對(duì)2-羥甲基環(huán)氧乙烷分子與乙醇間的手性識(shí)別作用進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明在乙醇分子中引入氟原子，使分子間作用點(diǎn)增加，形成的復(fù)合物結(jié)構(gòu)增多，作用強(qiáng)度也有所增強(qiáng)。
　　結(jié)合這三個(gè)體系的理論計(jì)算結(jié)果，我們可以初步得到結(jié)論，由于氟原子