关于修饰嘧啶环的弱酸质子化历程合理性求助

zpw1122

各位老师好，想请教一个关于嘧啶环弱酸环境质子化的问题，历程如图，计算和实验均表明反应需要在嘧啶环质子化下进行，且若以IN1为基线，对于后续基于质子化嘧啶环的反应，计算得到的反应能垒与实验拟合（这一反应历程认为合理，有中间体检测的实验证据）。想请教一下对于实验中弱酸溶液添加到底物水溶液的过程，是否允许如图所示的水合质子质子化过程？图示的势能面中，各结构在wB97XD/def2-TZVP/SMD(water)下做的opt+freq，单点能在wB97XD/ma-def2-TZVP/SMD(water)下计算，修正得到自由能，图示中水合质子和水均做了浓度校正

imasen

有没有考虑用显式的水作为质子受体呢？如果形成N...HOH这样的氢键，这个水分子接受质子的能力比游离水分子肯定是增强的。

zpw1122

imasen 发表于 2025-6-5 13:30
有没有考虑用显式的水作为质子受体呢？如果形成N...HOH这样的氢键，这个水分子接受质子的能力比游离水分子 ...

感谢老师的建议！在相同的水平下试了一下提一个水分子出来，用显式的水合质子质子化，自由能变是-13.5 kcal/mol，比水离去的能量高。其实我想问的是，在我提到的弱酸溶液加入底物溶液的这种过程中，第一步质子化是否允许用校正水合质子质子化，而不是用弱酸分子，有没有类似这样质子化的参考？而且从原理上来说，溶液中的水合质子是弱酸（这里是亚硫酸氢根）和水反应电离出来的，从反应式上计算，实际上嘧啶环的质子化是弱酸给的，但是弱酸电离能量升的太高了，导致后面的反应过程计算与实际不符，在这样的问题中，水合质子是否可以直接拿出来进行质子化？