含氟有機手性小分子手性識別作用的理論研究.pdf

1、手性分子間的手性識別作用在生命科學和不對稱有機合成等領域有著重要的應用。分子水平上的手性識別機理研究將為實驗上的藥物合成和藥物性質分析等方面提供理論指導。氟原子的引入能夠賦予手性分子獨特而有利的生理化學性質，從而改變其藥理學性質。然而，目前對于較大生物體系的深入研究還有一定的挑戰(zhàn)。因此，基于含氟有機手性小分子的手性識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手性小分子的手性識別作用，并用

2、自然鍵軌道理論(NBO)研究了軌道相互作用能進而討論復合物的穩(wěn)定性。本論文主要工作及結論如下:
　　(1)用二級微擾理論 MP2方法對手性分子2-氟環(huán)氧乙烷與過氧化氫間的手性識別作用進行了理論研究，并將結果與 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別作用結果進行了比較。和預想一致，對過氧化氫的手性識別能力，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復合物結構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別機理，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別機理進行了初步討論，結果發(fā)現這三個體系間的手性識別機理是不同的。2-氟環(huán)氧乙烷與過氧化間的手性識別驅動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別驅動力是主要氫鍵；2-甲

4、基環(huán)氧乙烷與過氧化氫間的手性識別驅動力是次級氫鍵和空間位阻作用。最后，為了對將來的光譜分析做出理論指導，我們還進行了有關振動頻率、紅外強度、轉動常數和偶極矩的計算。
　　(2)我們還擴展了先前的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個氫鍵復合物中，只有9個氫鍵復合物中氟原子參與形成了C-F···H-C鍵，嚴格來說 C-F···H-C不

5、可認為形成的是氫鍵，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鍵看作是強度較弱的次級氫鍵。為了進一步全面系統(tǒng)分析氟原子的作用，我們還對2-羥甲基環(huán)氧乙烷分子與乙醇間的手性識別作用進行了計算，結果表明在乙醇分子中引入氟原子，使分子間作用點增加，形成的復合物結構增多，作用強度也有所增強。
　　結合這三個體系的理論計算結果，我們可以初步得到結論，由于氟原子