ピリジニウムベースのイオン液液1-エチルピリジニウムトリフルオロ酢酸の理論的研究：合成メカニズム、電子構造、および触媒反応性

密度の官能理論計算を実行することにより、ピリジニウムベースのイオン液体、1-エチルピリジニウムトリフルオロアセテート（[+）[CF（3）COO]（ - ）の合成メカニズム、電子構造、および触媒反応性を研究しました。。ピリジニウム塩の合成は、S（n）2のメカニズムに従うことがわかっています。電子構造分析は、複数のH結合が一般にピリジニウムベースのイオン液体に関与していることを示しており、イオン液体を安定化するための決定的な役割を果たす可能性があります。陽イオンとアニオンの相互作用は、主に陰イオンの酸素原子の孤立ペアとc* -H結合の反結合軌道との間の電子伝達を含みます（C*は、陽イオンの窒素原子の矯正陽位にある炭素原子を意味します）。この現在の研究では、アクリロニトリルと2-メチル-1,3-ブタジエンとのアクリロニトリルのDiels-Alder（d-a）反応に対する[epy]（+）[cf（3）coo]（ - ）の触媒メカニズムも明確に与えています。陽イオンと陰イオンの両方が、D-A反応を促進する上で重要な役割を果たすことが示されています。陽イオン[epy]（+）は、ルイス酸として、アクリロニトリルのc═c二重結合の極性を増加させるためにc≡n··h h結合によってCαグループに関連付けられ、アニオンcf（3）COO（ - ）は、2-メチル-1,3-ブタジエンとC-H··オーH結合でメチル基とリンクし、メチルの電子誘導能力を弱め、D-A反応のエネルギー障壁を低下させます。現在の結果は、ピリジニウムベースのイオン液体の設計と応用に関する貴重な情報を提供することが期待されています。

By performing density functional theory calculations, we have studied the synthesis mechanism, electronic structure, and catalytic reactivity of a pyridinium-based ionic liquid, 1-ethylpyridinium trifluoroacetate ([epy](+)[CF(3)COO](-)). It is found that the synthesis of the pyridinium salt follows a S(N)2 mechanism. The electronic structural analyses show that multiple H bonds are generally involved in the pyridinium-based ionic liquid, which may play a decisive role for stabilizing the ionic liquid. The cation-anion interaction mainly involves electron transfer between the lone pair of the oxygen atom in the anion and the antibonding orbital of the C*-H bond (C* denotes the carbon atom at the ortho-position of nitrogen atom in the cation). This present work has also given clearly the catalytic mechanism of [epy](+)[CF(3)COO](-) toward to the Diels-Alder (D-A) reaction of acrylonitrile with 2-methyl-1,3-butadiene. Both the cation and anion are shown to play important roles in promoting the D-A reaction. The cation [epy](+), as a Lewis acid, associates the C≡N group by C≡N···H H bond to increase the polarity of the C═C double bond in acrylonitrile, while the anion CF(3)COO(-) links with the methyl group in 2-methyl-1,3-butadiene by C-H···O H bond, which weakens the electron-donating capability of methyl and thereby lowers the energy barrier of the D-A reaction. The present results are expected to provide valuable information for the design and application of pyridinium-based ionic liquids.