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肼与羰基化合物生成腙及其成环化合物，这是有机合成中的一类重要的反应。其产物由于具有广泛的生物活性和药理活性，而备受人们的关注。如吡唑衍生物有降血压、抗菌、消炎、抗癌等特性；1，3，4-噻二唑杂环类衍生物有抗菌、杀虫、除草、调节植物生长、消炎止痛等广泛的生理活性；近年来，各种α，β-不饱和酮的Mannich反应研究极为活跃，与其相应的苯腙已被用作抗白血病的药；同时，酰腙也是一种很好的配体。因此，该反应的研究具有重要的实际意义。虽然此反应已被广泛的研究，但大多用的是传统的方法：把二者混合，加入乙醇或乙酸，回流一定时间，即可生成腙或其成环化合物。在有机溶液中进行的反应，混合均匀，能量交换稳定，但有机溶剂一般易挥发、有毒、难以提纯、污染环境，给生态环境带来了沉重的负担，不符合“绿色化学”的要求。而固相合成的方法不仅避免了因使用溶剂而造成的能耗高，节约了溶媒，避免了环境的污染、毒害、爆炸等，提高了反应的空间效率；而且它的操作简单：加热、研磨、振荡、微波及超声波辐射都可加速反应，是一种绿色环保的实验方法，也符合当今经济可持续发展战略的要求。因此，我们对肼与羰基化合物的反应进行了固相合成的研究。迄今为止，固相合成此类反应的报道还不多见，采用的固体催化剂或载体也仅限于粘土、氧化硅，氧化铝，分子筛等。就我们所知，关于该反应机理的量子化学研究到目前尚未见到。本文从实验上和理论上对肼与羰基化合物的反应进行了一些探讨，希望对此类反应的深入研究提供实验和理论上的依据。 本文的主要研究内容如下： 1．寻找符合“绿色化学”要求的催化剂或载体 实验上，我们以对硝基苯甲醛（p-O2N-C6H4CHO）和氨基硫脲（NH2NHCSNH2）的反应、对硝基苯甲醛（p-O2N-C6H4CHO）和苯甲酰肼（PhCONHNH2）的反应为研究对象，以不同的物质为催化剂，采用了固相合成的方法，以研磨为合成手段，对反应进行了研究，寻找符合“绿色化学”要求的催化剂或载体。我们发现，除了以上介绍的几种催化剂以外，NH4OAc、KF，K2CO3等也可以催化此反应，而且催化效果不错。同时，我们对改变催化剂的酸碱度会对反应有何影响也作一定的研究。 2．芳香醛中苯环上的取代基对反应有何影响 我们以p-R-C6H4CHO（R=NO2、HO、N（CH3）2）分别与氨基硫脲（NH2NHCSNH2）、 苯甲酰肼（PhCONHNH2）的反应为研究对象，采用了固相合成的方法，以研磨为合 成手段，对无催化剂时、以NH40Ac和HOAc为催化剂时的反应分别进行了研究。 发现当对位上有吸电子基时，有利于反应的进行；而对位上有供电子基时，则不 利于反应的发生。同时空间效应对反应也有一定的影响。山东师范大学硕士学位论文3.甲醛与甲酞麟的反应机理研究 甲醛与甲酞麟的反应是拨基化合物与酞麟的反应中最简单的，因此我们先对它的反应进行了理论上的研究。 在无催化剂的条件下，本文采用量子化学从头计算的HF/6一31G（D，P）、B3LYpz6一3一。（D，P）[’4]方法，详细研究了甲醛似eoH)和甲酞阱（NHZNHCOH）的反应。在得到产物酞膝的同时，也得到了一个中间体和两个过渡态（见图l）。并通过振动频率的计算，对各平衡构型和过渡态的构型进行了确证。同时，我们在计算得到的反应过渡态的基础上，采用琅C方法，确证了过渡态与反应物、产物的对应关系（见图2）。整个反应过程中，由于活化能EaZ>Eal，所以第二步反应，即由中间体峥产物这一步是整个反应的决定步骤。 在催化剂存在条件下，计算方法与上类似，我们对催化剂的作用过程和反应机理作了合理的推测。在HF水平上，用6一31G..基组计算发现，反应同样存在一个中间体和两个过渡态（图5），基本构型与无催化剂时类似。对各构型进行了优化，并对各过渡态构型进行了琅C计算以确证与反应物及生成物连接的正确性。同样，中间体峥产物这一步是整个反应的决定步骤。4.芳香醛与酞麟的机理研究 前面，我们从实验上对芳香醛与酞麟的的固相反应进行了研究，但它们的反应机理并不清楚，因此，在甲醛与甲酞脐反应的基础上，我们采用AMI、IIF/6一31G**的方法，对无催化剂和有催化剂时，p一R-C6H4CHO（R=N02、H、HO、N（CH3）2）分别与氨基硫脉（NHZNHCS卜任12）、苯甲酞麟（P hcONHNHz）反应的机理进行了研究。发现它们的反应历程与甲醛与甲酞麟的反应历程类似:在得到产物酞踪构型的同时，也得到了一个稳定的中间体和两个过渡态的构型（见图9、13、17、20），并对各过渡态构型进行了琅C计算以确证它们与反应物及生成物连接的正确性。同样，中间体峥产物这一步是整个反应的决定步骤。5.酞膝的异构化反应的理论研究 酞踪存在酮式和烯醇式两种互变异构，可以作为分子开关的模型化合物:如当酞踪处于酮式结构时，分子开关处于“开”状态:当处于烯醇式结构时，则使开关处于“关”状态。可以通过控制酞膝的酮式和烯醉式两种结构的互变实现分子开关的“开”和“关”状态。因此，我们在HF水平上，用6一31G**基组对酞踪的异构化反应进行了研究。计算了异构化反应的过渡态的能量。 全部量子化学计