کربوکسیل دار کردن پیوندهای c-h و n-h با استفاده از کمپلکس های فلزات واسطه از نظر تئوری

کربن دی اکسید (co2) به عنوان یک واکنشگر در دسترس، فراوان، ارزان قیمت، غیر سمی و دارای منابع قابل بازیافت مورد توجه بسیاری از محققان بوده است. قابل توجه ترین واکنش co2 با گروه های آلی کربنی از طریق حمله گروه آلی به اتم کربن co2 اتفاق می افتد. پایداری ترمودینامیکی بالای co2 و واکنش پذیری پایین آن، سبب شده است که از گونه های آلی فلزی با ویژگی نوکلئوفیلی بالا برای فعالسازی co2 استفاده شود (واکنشگرهای گرینیارد یا ترکیبات اورگانولیتیم). البته واکنش پذیری بالای این گونه های آلی فلزی استفاده از آنها برای پیش ماده هایی که شامل گروه های عاملی اند را محدود می کند. در مقابل کمپلکس های عناصر واسطه قادراند که co2 را با شدت کمتری فعال سازند که به همین علت توجه بسیاری از شیمیدانان را به خود جلب نموده است. جفت شدن پیوند c-h گونه های آلی با co2 کاتالیست شده به وسیله عناصر واسطه، یکی از مثال های مهم و چالش برانگیز در فعال سازی co2 است. در سال های اخیر نولن و همکارانش یک روش برای کربوکسیل دار کردن پیوند c-h هترواتم ها با استفاده از کاتالیزور [(ipr)cuor] مطرح کردند که در آن ipr = 1,3-bis(diisopropyl)phenylimidazol-2-ylidene و r=h,tbu هستند و در شکل 1 نشان داده شده است این مشاهدات و همچنین بررسی های به عمل آمده متعدد، نشان دهنده اهمیت بسزای این سری از مکانیسم ها در شیمی معاصر است. هدف اصلی در این تحقیق، شناسایی و طراحی مکانیسم های تشکیل ترکیبات کربوکسیلات از روی هترواتم های آروماتیکی در حضور کاتالیزور مس است. قابل توجه ترین مراحل این مکانیسم، مرحله فعالسازی c-h و سپس جایگیری co2 به پیوند cu-c از طریق حمله نوکلئوفیلی هترواتم کوئوردینه شده به اتم کربن co2 است. بنابراین سئوالات مطرح شده در ارتباط با قدرت کاتالیزوری کمپلکس های مس، انواع مکانیسم های موجود جهت فعالسازی پیوند c-h و جایگیری co2 خواهد بود. در فصل های آینده به بررسی و پاسخ گویی سئوالات مطرح شده از دیدگاه تئوری خواهیم پرداخت. داده های تئوری بهترین مسیر برای فهمیدن مکانیسم واکنش ها است. در این پژوهش نگاهی به انرژی هر مرحله از دیدگاه تئوری خواهیم انداخت و امیدواریم به یک بینش جدید در کربوکسیل دار کردن کاتالیزوری مس دست پیدا کرده و در انتها بتوانیم یک مکانیسم کارآمدتر طراحی کنیم.