求助，不对称酮的烯醇化取向问题

j5888xm · 发表于 Post on 2020-6-27 19:46:07

本帖最后由 j5888xm 于 2020-6-28 23:27 编辑

如图一所示，这个酮在两侧都有阿尔法氢

问题一：在发生烯醇化异构时，该分子更趋向于哪一侧进行反应呢

问题二：上述结果应该采用什么量化方法进行分析呢

图二是gaussian优化过的构型，使用ChelpG模型计算得到的原子电荷（B3LYP 6-31G(d,p)，SMD溶剂模型，DMSO作隐性溶剂）

问题三：两个阿尔法氢正电都很低，是否可以和溶剂形成主导反应的作用

谢谢各位老师为小生解答疑惑，不胜感激

计算关键词#p opt b3lyp/6-31g(d,p) scrf=(smd,solvent=dmso) geom=connectivity gfinput gfprint pop=chelpg scf=(direct,tight)

喵星大佬 · 发表于 Post on 2020-6-27 21:41:20

反应的区域选择性其实要分情况考虑，尤其是涉及热力学控制和动力学控制的问题
可以先优化两边的烯醇或者烯醇负离子的结构并计算能量，结果应该是两个苯环那一侧的烯醇更稳定
但是如果考虑到质子转移的过渡态，就要计算碱从两侧分别拔H的过渡态能量然后减一下反应物的得到反应的能垒，两边的基团都不小，这个不太好说
如果考虑后续的亲核进攻反应，同样要计算两个烯醇/烯醇盐与底物的反应能垒。

j5888xm · 发表于 Post on 2020-6-28 13:03:35

喵星大佬发表于 2020-6-27 21:41
反应的区域选择性其实要分情况考虑，尤其是涉及热力学控制和动力学控制的问题
可以先优化两边的烯醇或者烯 ...

谢谢老师解惑。

我是否可以这样理解，这个反应主要是热力学或动力学控制，而原子电荷只是一方面，不是主导反应的主要因素。

苯环侧更稳定，是因为苯环比甲基稍大些，形成的双键更稳定呢，还是苯环与即将形成的双键形成了共轭呢（我也感觉苯环侧更稳定）。

谢谢老师。

喵星大佬 · 发表于 Post on 2020-6-28 13:39:40

j5888xm 发表于 2020-6-28 13:03
谢谢老师解惑。

我是否可以这样理解，这个反应主要是热力学或动力学控制，而原子电荷只是一方面，不是 ...

反应的选择性是个很复杂的问题，包括很多部分，比如动力学的部分，简单的说就是反应的速度，主要体现在势垒的高低，有热力学的部分，简单地说就是产物的热力学能量的高低，也包括反应的时间是否足够达到平衡等等。某个原料分子的电荷分布可能对其中某一步有一定影响，但直接用来解释反应的选择性就太过粗糙了。
再就是，判断共轭的程度可以优化出结构后把波函数文件用Multiwfn分析一下键级来判断，具体见http://sobereva.com/471。

j5888xm · 发表于 Post on 2020-6-28 15:22:18

喵星大佬发表于 2020-6-28 13:39
反应的选择性是个很复杂的问题，包括很多部分，比如动力学的部分，简单的说就是反应的速度，主要体现在势 ...

嗯嗯好的，十分感谢解答

ldatea · 发表于 Post on 2020-6-28 15:45:42

本帖最后由 ldatea 于 2020-6-28 19:32 编辑

这个体系影响因素太多，拿原子电荷来比较非常不靠谱，周围有苯环能够形成大共轭体系时（这个体系不好说位阻影响有多大）。如果位阻不大的情况下，应该是苯环那边的烯醇负离子热力学稳定，最好还是算两个烯醇负离子的自由能差值才能判断谁更稳定。
反应的选择性和烯醇负离子在平衡混合物中的比例有一定关系，但很有可能不是决定性因素，可以控制反应条件来控制主产物。这种反应实验比计算容易做，很多时候都是先做实验，再做计算。
ps：你写的关键词，没用的东西太多了。gfprint 和gfinput输出的内容完全一样，选一个就可以了。scf默认就是direct，opt时默认就是tight，根本没必要写。具体见sob老师的博文http://sobereva.com/331（《常见的多余的和被滥用的Gaussian关键词》）
另外有一个问题请求sob老师帮助，这个分子在靠近苯环这一侧脱质子，形成的烯醇负离子算不算大共轭体系，用b3lyp几何优化会不会有风险？

Accelerator · 发表于 Post on 2020-6-28 17:27:34

哪边动力学酸性强不好说（过渡态位置处几何结构来不及调整导致共轭不过去，叫做非理想同步定则），分别找过渡态研究。盲猜还是右边动力学酸性强。

苯基共轭导致B3LYP不靠谱想多了。B3LYP-D3BJ, M06-2X等往往都有良好的表现，都可以使用。

j5888xm · 发表于 Post on 2020-6-28 22:15:30

ldatea 发表于 2020-6-28 15:45
这个体系影响因素太多，拿原子电荷来比较非常不靠谱，周围有苯环能够形成大共轭体系时（这个体系不好说位阻 ...

谢谢解答，关键词部分以后会注意

j5888xm · 发表于 Post on 2020-6-28 22:31:39

本帖最后由 j5888xm 于 2020-6-29 19:11 编辑

Accelerator 发表于 2020-6-28 17:27
哪边动力学酸性强不好说（过渡态位置处几何结构来不及调整导致共轭不过去，叫做非理想同步定则），分别找过 ...

谢谢解答，是不是说不考虑位阻时，苄位的酸性还是要强一些，但是考虑位阻以后就不一定了

ldatea · 发表于 Post on 2020-6-28 23:27:09

本帖最后由 ldatea 于 2020-6-29 09:55 编辑

j5888xm 发表于 2020-6-28 22:31
谢谢解答，是不是说不考虑位阻时，苄位的酸性还是要强一些，但是考虑位阻以后就不一定了

之前只是想做 ...

我刚算了一下你的这个分子，发现气相下，苯环这一侧的CO-CHPh2单键旋转有两个构象，B3LYP/6-31g*（D3BJ）优化，O和H在C-C异侧的时候单点能更低。
但计算级别比较粗糙，没振动分析也没溶剂化，不好说谁更优势。
没有位阻和分子内弱相互作用的时候，酮的优势构象是O和α-H在同一侧的。说实话我也没料到这个体系这么坑爹，可能有两个能量差不多的构象，这两种构象的去质子会有明显差别，O和α-H的O-C-C-H在90度附近有利于较快地去质子（具体哪个角度最有利，跟酮和碱结构都有关，没法讲）。

sobereva · 发表于 Post on 2020-6-29 00:00:17

ldatea 发表于 2020-6-28 15:45
这个体系影响因素太多，拿原子电荷来比较非常不靠谱，周围有苯环能够形成大共轭体系时（这个体系不好说位阻 ...

B3LYP对这种情况完全没问题

当前体系用CHELPG不是什么好的选择，因为当前体系较为柔性，结果受构象影响很大，而且有些原子部分被包埋，拟合静电势电荷质量低。用Multiwfn算ADCH、Hirshfeld-I等电荷更有意义。

ldatea · 发表于 Post on 2020-6-29 09:22:52

本帖最后由 ldatea 于 2020-6-29 09:41 编辑

sobereva 发表于 2020-6-29 00:00
B3LYP对这种情况完全没问题

当前体系用CHELPG不是什么好的选择，因为当前体系较为柔性，结果受构象影 ...

谢谢sob老师。

ldatea · 发表于 Post on 2020-6-29 09:42:13

Accelerator 发表于 2020-6-28 17:27
哪边动力学酸性强不好说（过渡态位置处几何结构来不及调整导致共轭不过去，叫做非理想同步定则），分别找过 ...

谢谢Accelerator老师。

j5888xm · 发表于 Post on 2020-6-29 12:30:54

ldatea 发表于 2020-6-28 23:27
我刚算了一下你的这个分子，发现气相下，苯环这一侧的CO-CHPh2单键旋转有两个构象，B3LYP/6-31g*（D3BJ） ...

十分感谢，这个构象问题之前并没有注意到。

是不是需要和溶剂二聚体继续优化才能得出结论。

j5888xm · 发表于 Post on 2020-6-29 12:32:41

sobereva 发表于 2020-6-29 00:00
B3LYP对这种情况完全没问题

当前体系用CHELPG不是什么好的选择，因为当前体系较为柔性，结果受构象影 ...

十分感谢sob老师解答，我试着重新计算一下电荷

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