Chemistry Researches

Chemistry Researches

مطالعه نظری ناحیه گزینی و شیمی گزینی واکنش حلقه افزایی نیترون باوینیلیدین سیکلو پروپان به روش نظری تابعی چگالی(DFT)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه شیمی -دانشگاه ازادبابل
2 گروه شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد جویبار، جویبار، ایران
10.22036/cr.2024.375449.1196
چکیده
مکانیسم مولکولی ناحیه گزینی و شیمی گزینی واکنش حلقه افزایی نیترون و وینیلیدین سیکلوپروپان با استفاده از روش محاسباتی نظری تابعی چگالی در سطح M06-2X/6-311G(d,p) بررسی شده‌است. تمام مسیرهای احتمالی واکنش بررسی شدند و عواملی که بر گزینش پذیری موثرند به طور سیستماتیک مورد مطالعه قرار گرفتند. تجزیه و تحلیل مقادیر انرژی حاصل از محاسبات نشان داد که از بین مسیرهای مورد مطالعه مطلوب‌ترین مسیرهای واکنش از نظر سینیتکی و ترمودینامیکی مسیرهای ناحیه گزینRegio 1 و Regio 4 میباشند. همچنین انتظار می رود فراورده اصلی حاصل از واکنش حلقه افزایی بصورت مخلوطی از ایزومرها باشد. تجزیه و تحلیل مقادیر خواص سراسری محاسبه شده واکنش دهنده ها مشخص می کند که وینیلیدین سیکلوپروپان بعنوان هسته دوست و نیترون بعنوان الکترون دوست در این نوع واکنش ها ایفای نقش می کنند. نتایج تجزیه و تحلیل تابع محلی سازی الکترون برخی از نقاط انتخاب شده در امتداد نمودار مسیرهای مختصات واکنش ذاتی، مسیرمنتهی به محصول تجربی گزارش شده، نیز نشان دهنده یک مکانیسم یک مرحله ای دو بخشی برای انجام این واکنش میباشد.

چکیده تصویری

مطالعه نظری ناحیه گزینی و شیمی گزینی واکنش حلقه افزایی نیترون باوینیلیدین سیکلو پروپان به روش نظری تابعی چگالی(DFT)
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

A theoretical study on the regio- and chemoselectivity of the cycloaddition reaction of nitrone with vinylidene cyclopropane through density functional theory (DFT) method

نویسندگان English

mina Haghdadi 1
Mahshid Hamzehloueian 2
1 Department of chemistry-Babol branch. islamic azad university of Babol.Iran
2 Department of Chemistry, Jouybar Branch, Islamic Azad University, Jouybar, Iran
چکیده English

The molecular mechanism of the regio- and chemoselectivity of the cycloaddition reaction of nitrone 1 and vinylidene cyclopropane 2 has been investigated using density functional theory method at M06-2X/cc-pVDZ level of theory. All the possible reaction pathways were investigated and the factors affecting the selectivity were systematically studied. The analysis of the calculation results showed that the most favorable reaction paths in terms of kinetics and thermodynamics are the Regio 1 and Regio 4 pathways. It is also expected that the major product resulting from the cycloaddition reaction is a mixture of two isomers 3 and 6. The analysis of the global reactivity indices of the reactants indicates that vinylidene cyclopropane is a nucleophile and nitrone act as an electrophile in this reaction. The results of the electron localization function analysis of some selected points along the intrinsic reaction coordinate shows the most preferred pathway where the reaction proceeds via two-stage one-step mechanism.

کلیدواژه‌ها English

regioselectivity
chemoselectivity
nitrone
vinylidene cyclopropane
density functional theory
  1. [1] K. V. Gothelf, K. A Jørgensen, Chem. Rev., 98 (1998) 863.

    [2] H. Feuer, Nitrile oxides, nitrones and nitronates in organic synthesis: novel strategies in synthesis, Wiley, New York, (2008) .

    [3] S. I. Murahashi, Y. Imada, Chem. Rev., 119 (2019) 4684–4716.

    [4] S. Kobayashi, K. Jørgensen, Cycloaddition reactions in organic synthesis, Wiley, New York, (2002).

    [5] R. Hanselmann, J. Zhou, P. Ma, P. N. Confalone, J. Org. Chem., 68 (2003) 8739–8741. 

    [6] E. Coutouli-Argyropoulou, E. Malamidou-Xenikaki, X. N. Stampelos, I.N. Alexopoulou, Tetrahedron, 53 (1997) 707–718.

    [7] S. M. Lait, D.A. Rankic, B.A. Keay, Chem. Rev., 107 (2007) 767–796.

    [8] Y. Salehi, M. Hamzehloueian, Tetrahedron, 73 (2017) 4634–4643. 

    [9] L. R. Domingo, M. Ríos-Gutiérrez, P.A. Pérez, RSC Adv., 7 (2017) 26879–26887.

    [10] a) E. Opoku, R. Tia, E. Adei, J. Mol. Graph. Model., 92 (2019) 17–31. b) L. R. Domingo, M. Ríos-Gutiérrez, N. Acharjee, European J. Org. Chem.,  (2022) 24–37. c) A. Kącka-Zych, J. Mol. Graph. Model., 97 (2020) 107549. 

    [11] R. G. Parr, W. Yang, Annu. Rev. Phys. Chem., 46 (1995) 701–728.

    [12] P. Geerlings, F. De Proft, Chem. Rev., 103 (2003) 1793–1874.

    [13] a) M. Chen, Chem. Commun., 57 (2021) 9212-9215. b) S. Sikandar, A. F. Zahoor, A. Ghaffar, M. N.

    Anjum, R. Noreen, A. Irfan, B. Munir, K. Kotwica Mojzych, M. Mojzych, Molecules, 28 (2023) 704-726.

    1. c) Y.-Y. Zhou, C. Uyeda, Science, 363 (2019) 857–862. d) M. Farley, K. Sasakura, Y.-Y. Zhou, V. V. Kanale, C. Uyeda, J. Am. Chem. Soc., 142 (2020) 4598−4603.

    [14] a) A.V. Stepakov, A.G. Larina, O.V. Radina , Chem. Heterocycl Compd., 44 (2008) 430–434. b) A.V. Stepakov, A. G. Larina, A. P. Molchanov, Russ. J. Org. Chem., 43 (2007) 40–49.

    [15] L. Wu, M. Shi, , J. Org. Chem., 75 (2010) 2296 2301.

    [16] A. G. Larina, A. V Stepakov, V. M. Boitsov, Tetrahedron Lett., 52 (2011) 5777–5781.

    [17] L. R. A. Domingo, J. Org. Chem., 66 (2001) 3211-3214.

    [18] L.R. Domingo, P. Pérez, European J. Org. Chem., (2006) 498–506.

    [19] Y.  Zhao, D.G. Truhlar, Theor. Chem. Acc., 120 (2008) 215-241.

    [20] C. Gonzalez, H. B. Schlegel, J. Phys. Chem., 94 (1990) 5523–5527.

    [21] J. Tomasi, M. Persico, Chem. Rev., 94 (1994) 2027–2094. 

    [22] E. Cancès, B. Mennucci, J. Chem. Phys., 107 (1997) 3032–3041. 

    [23] W. Hehre W., L.P. Radom v.R. Schleyer and J.A. Pople, Ab initio Molecular Orbital Theory ، Wiley, New York, (1986).

    [24] A. E. Reed, R. B. Weinstock, F. Weinhold, J. Chem. Phys., 83 (1985) 735–746.

    [25] L. R. Domingo, RSC Adv., 4 (2014) 32415–32428.

    [26] P. Blanchard, E. Brüning, Prog. Math. Phys., 69 (2015) 563–573.

    [27] R. G. Parr, L.V. Szentpály, S. Liu, J. Am. Chem.Soc., 121 (1999) 1922–1924. 

    [28] L. R. Domingo, E. Chamorro, P. Pérez, J. Org. Chem., 73 (2008) 4615–4624. 

    [29] S. Noury, X. Krokidis, F. Fuster, Silvi B., Comput. Chem., 23 (1999) 597–604. 

    [30] J. Contreras-García, E.R. Johnson, S. Keinan, J. Chem. Theory Comput., 7 (2011) 625–632. 

    [31] J. Andrés, P. González-Navarrete, V.S. Safont, Int. J. Quantum Chem., 114 (2014) 1239–1252.

    [32] J. Andres, S. Berski, L.R. Domingo, Curr. Org. Chem., 15 (2011) 3566–3575. 

    [33] V. Polo, J. Andres, S. Berski, J. Phys. Chem. A, 112 (2008) 7128–7136. 

    [34] E. R. Johnson, S. Keinan, P. Mori-Sánchez, J. Am. Chem. Soc., 132 (2010) 6498–6506.

  • تاریخ دریافت 18 آذر 1401
  • تاریخ بازنگری 05 آبان 1402
  • تاریخ پذیرش 21 دی 1402