机械指导的工作流程,用于将复杂的反应部位拓与C-H功能化反应中的催化剂性能联系起来
Ryan C Cammarota1, Wenbin Liu2, John Bacsa2
1Department of Chemistry, University of Utah, 315 South 1400 East, Salt Lake City, Utah 84112, United States.
可接近刚性目标的新空间成型 (SMART) 描述符量化了C-H功能化的催化剂形状. 这可以预测反应位点选择性,推进催化剂设计和机器学习在化学中的应用.
科学领域:
- 催化和反应工程 催化和反应工程
- 计算化学和分子设计
- 有机合成和方法学
背景情况:
- 在C-H功能化中改变基质位点选择性依赖于催化剂支架设计,模仿酶活性位点.
- 从催化剂3D形状预测反应结果是具有挑战性的,因为缺乏复杂的反应部位的定量描述器.
- 机器学习应用程序需要数值输入来描述用于预测建模的催化剂拓.
研究的目的:
- 引入新的分子描述器,可接近的刚性目标的空间成型 (SMART),用于量化催化剂反应部位约束.
- 应用SMART描述符来预测使用迪罗催化剂的C-H功能化反应中的位点选择性.
- 开发基于催化剂固体拥堵和电友性的C-H功能化的选择性预测模型.
主要方法:
- 开发和应用SMART描述器来量化迪罗催化剂反应部位的空间约束.
- 使用提供者/接受者碳中间体的1--4-乙的C-H功能化,具有广泛的迪罗催化剂库.
- 多变量线性回归分析以构建结合硬体和电子因素的地点选择性模型.
主要成果:
- 通过Rh2 ((S-2-Cl-5-MesTPCP) 4 (30.9:1 rr, 14:1 dr, 87% ee) 实现了终端甲位选择性的最佳结果.
- 对基C-H功能化的偏好增加,这种偏好在缺乏正基Cl替代剂的催化剂 (Rh2 ((TPCP) 4 ,Rh2 ((S-PTAD) 4 ,Rh2 ((S-TCPTAD) 4) 中观察到.
- 为25个迪罗催化剂开发直观的全球地点选择性模型,将固态拥堵和电友性与反应结果相关联.
结论:
- 智能描述器提供了一种定量方法来描述催化剂拓,促进基于机器学习的C-H功能化站点选择性的预测.
- 该研究建立了一个工作流程,用于将基态催化剂模型与过渡状态相关联,适用于各种化学和生物系统.
- 这种方法可以通过划分突出的反应部位特征来设计具有量身定制的反应性和选择性的催化剂.
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