α-单取代环十二酮构象转换动力学模拟：体积效应与优势构象

本篇论文深入探讨了α-单取代环十二酮在常温条件下的构象间相互转换理论研究，发表于2004年，由路慧哲、王明安和王道全三位作者合作完成，发表在中国农业大学应用化学系的学术期刊上。研究主要集中在CVFF力场的背景下，这一力场被广泛用于分子动力学模拟，尤其是在极性溶剂二甲基亚砜(DMSO)环境中。 研究的焦点是α-单取代环十二酮，特别是其优势构象——α-边外取代[3333]-2-酮，这种构象的特点是环骨架为[3333]，羰基位于C2位置，取代基位于α-边外向位。研究发现，尽管带有不同取代基（如氯、溴、甲基、乙基、叔丁基等）的α角顺取代和α-边外取代[3333]-2-酮之间有类似的转换路径，但能垒（即转化所需的能量障碍）随着取代基体积的增加而提高。例如，氯和溴的能垒分别为43.9和44.3 kJ/mol，而叔丁基取代的能垒高达53.9 kJ/mol。 对于含有活泼质子的氨基和羟基环十二酮，研究发现其最高能量构象为α-边外取代[31323]-1-酮，这表明特定条件下可能有不同的构象选择。此外，苯硫基和苄基取代的环十二酮除了常见的α-边外取代[3333]-2-酮，还会出现α-边外取代[4233]-3-酮构象，这显示了结构多样性对构象转化的影响。 通过分子动力学模拟，研究人员不仅揭示了这些构象的优势特征，还探讨了它们之间的动态转化过程。实验结果与理论模拟相结合，为理解和控制这类化合物在实际应用中的性质提供了重要的理论依据。这项工作对于理解环十二酮及其衍生物的构象选择性和稳定性具有重要意义，特别是在化工合成和药物设计领域。 论文的研究方法是在SGIR10000工作站上采用的分子动力学技术，它允许在考虑溶剂效应的基础上，细致地追踪和分析构象之间的转变，这对于理解反应动力学和优化化学反应过程至关重要。 这篇论文深入剖析了α-单取代环十二酮的构象行为，不仅为理论化学家提供了一个有价值的模型系统，也为工业界开发新型大环化合物和优化生产过程提供了科学指导。