论文部分内容阅读
硅烯是卡宾的类似物,在有机硅化学中有着重要的地位。本论文采用量子化学中的密度泛函理论(BMK),以6-311G(2df,2p)为基组对硅烯与丁二烯、α,β不饱和亚胺以及α,β-不饱和酮的选择性环加成反应机理进行了探讨,重点研究了底物上取代基的电子效应和位阻效应对反应选择性的影响及规律。结果表明对于硅烯与丁二烯的选择性环加成反应,通过采用含不同电负性取代基和不同位阻的硅烯与1,3-丁二烯的环加成反应的研究表明,硅烯的取代基效应对(1+2)环加成和(1+4)环加成反应活化能有明显的影响,吸电子效应越强,(1+4)环加成反应活化能越低;位阻越大,(1+2)环加成反应活化能越大。丁二烯上取代基的电子效应不会影响反应选择性,但其取代基的位阻效应会影响(1+2)环加成反应活化能。同时通过对硅烯与丁二烯的前线轨道的分析表明,硅烯与丁二烯的(1+4)环加成反应主要受硅烯的LUMO轨道和丁二烯的HOMO轨道之间相互作用的影响,而(1+2)环加成受这种作用的影响较小;对于硅烯与α,β-不饱和亚胺和α,β-不饱和酮的选择性环加成反应,通过二氟硅烯与不同取代的α,β-不饱和亚胺和α,β-不饱和酮的环加成反应的研究,发现取代基的电子效应不会改变其反应选择性仍以(1+4)环加成反应优先,但是这种电子效应会对反应的活化能产生影响,供电子的取代基会明显降低(1+4)环加成反应活化能。研究还发现,硅烯与α,β-不饱和亚胺和α,β-不饱和酮的环加成反应比与丁二烯的环加成反应更容易进行。对于硅烯与α,β-不饱和亚胺和α,β-不饱和酮的(1+2)环加成反应,加成在C=N和C=O双键比加成在C=C双键更容易。本论文的另外一部分内容是选取二甲基硅烯与硅烷(H2SiH2和H2SiHCl)的Si-H和Si-Cl插入反应为理论研究模型,系统考察了不同基组和不同算法对硅烯反应体系的影响,最终确定密度泛函理论中的BMK方法可以用来精确描述硅烯的反应。