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我们课题组发展了一种运用InCl3催化的吲哚烯胺衍生物和亚甲基丙二酸二甲酯的串联环化反应合成多环吲哚啉的方法,得到tr ans构型为主的产物。本论文使用密度泛函理论(DFT),对InCl3催化的吲哚烯胺衍生物和亚甲基丙二酸二甲酯的串联环化反应的反应机理进行了详细的理论研究,对反应机理有了深刻的理解,找到了立体选择性的决定因素,并尝试对反应底物进行理论修饰,最终使反应的非对映选择性反转,从而在理论上实现了对反应立体选择性的控制。 首先,我们探索了反应中真正活性催化物种的结构。系统地计算了InCl3和亚甲基丙二酸二甲酯的各种配位模式,确定了比较稳定的催化物种的结构。然后,我们探索了非催化的反应途径,又以此为基础探索了InCl3催化的反应途径,并进行了对比讨论。结果表明,由于InCl3与丙二酸二甲酯底物的络合,使得丙二酸二甲酯中亚甲基有更强的亲电性,使反应能垒和中间体能量也大幅下降。这说明InCl3是一个高效路易斯酸催化剂。串联环化反应分为三个步骤,即一步加成和两次关环。而决速步骤是在第一步色胺衍生物与丙二酸二甲酯的加成。决定反应立体选择性的是第一次关环,即反应的第二步。通过在色胺衍生物上增加位阻基团,最终从理论上实现了对反应的立体选择性的控制。