コチ・ジェイコブセン・カツキ触媒系におけるアシルペロキソ複合体の構造と反応性についての洞察. 密度関数学的研究である
Ilja V Khavrutskii1, Djamaladdin G Musaev, Keiji Morokuma
1Cherry L. Emerson Center for Scientific Computation and Department of Chemistry, Emory University, Atlanta, Georgia, 30322.
Journal of the American Chemical Society
|November 6, 2003
まとめ
密度関数理論は,コチ・ジェイコブセン・カツキ反応における重要な中間体であるアシルペロキソマンガンの複合体におけるO−O結合の分裂のための2つの経路を明らかにする. 複合体2のcis(O,N) イソメアは,異解性O−O結合分裂を含む最も低いエネルギー経路を示します.
科学分野:
- 有機金属化学 有機金属化学
- コンピューティング・ケミストリー
- 反応メカニズム 反応メカニズム
背景:
- アシルペロキソマンガン複合体は,酸化反応の重要なプロセスであるコチ・ヤコブセン・カツキ反応における重要な中間物質である.
- これらの中間物質の構造的性質と反応性を理解することは,反応機構の解明に不可欠です.
- 以前の研究は実験的観測に焦点を当てており,反応経路に関する理論的調査が必要でした.
研究 の 目的:
- アシルペロキソ複合体の構造的性質を調査するために, [(サレン) Mn (III) RCO (III) RCO (III)) ] (2) と [ ((サレン) Mn (IV) RCO (III) RCO (III)) ] (3) ] (3).
- 密度関数理論を用いて,これらの複合体におけるO−O結合割れメカニズムを解明する.
- コチ・ジェイコブセン・カツキ反応に最も有利な反応経路と中間物質を特定する.
主な方法:
- 密度関数理論 (DFT) の計算を用いて,複合体の構造特性と潜在エネルギー表面 (PES) を研究した.
- コンプレックス2とコンプレックス3の両方に4つの異なる同位体 (cis(O,N),cis(N,O,cis(N,N,およびトランス) が発見されました.
- ヘテロリティックおよびホモリティック分裂,およびスピンクロスオーバー現象を含むO-O結合割れ経路の分析が行われました.
主要な成果:
- 最低エネルギーアイソマーは,2-cis(O,N) (クインテット基底状態) と,ほぼ退廃した3-cis(O,N)/3-cis(N,O) (クォーテット基底状態) と特定されました.
- 複合体3は惰性O−O結合を示し,複合体2は2つの異なる経路経由でO−O結合の割れ目を示した.
- 複合体2における最も有利な経路は,低活性化バリア (14.9 kcal/mol) とエクソサーミックな性質 (-15.6 kcal/mol) を有する五重体PESの異溶性O-O結合分裂を含む.
結論:
- O-O結合割れは,複合体2のcis同位体で主に発生する.
- 反応は,高スピン経路または三重状態を含むスピンクロスオーバー経路を経由して進み,オキソ種に至る.
- 理論的発見は,コチ・ジェイコブセン・カツキ反応のメカニズムとマンガン複合体の役割に関する重要な洞察を提供します.
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