卟啉类化合物全局芳香性和局部芳香性的研究

Aromaticity is one of the most fundamental and important concepts in organic chemistry. According to the molecular properties from which the aromaticity index is derived, all existent criteria for determining aromaticity can essentially be divided into three basic categories: the geometric, the magnetic, and the energetic. In this study, the global and local aromaticities of porphyrins were analyzed using the energetic descriptor of aromaticity method. The global aromaticity of porphyrins was determined using the TRE (Topological Resonance Energy), the percentage TRE (%TRE), and the MRE (Magnetic Resonance Energy) methods. The local aromaticity of the individual rings was determined using the BRE (Bond Resonance Energy) and the CRE (Circuit Resonance Energy) methods. The relationship between the global and local aromaticity of porphyrins is discussed. The impact of heteroatoms on the global and local aromaticity of porphyrins is analyzed. The magnetotropicity (diatropicity or paratropicity) and the π current density map of these compounds are predicted. The results we obtained were then compared with the results others obtained using the geometric method, the HOMA (Harmonic Oscillator Model of Aromaticity) method, and the magnetic NICS (Nucleus-Independent Chemical Shift) method. The reason our methods produced different results from those obtained by others are discussed. On the basis of our results, we will provide important insights and parameters for the synthesis of novel types of porphyrins.

芳香性是有机化学中的重要概念之一。芳香性的主要判据可以分为几何判据、磁性判据和能量判据。本项目拟用芳香性的能量判据重点研究卟啉类化合物的全局芳香性和局部芳香性。采用拓扑共振能(TRE)、百分拓扑共振能（%TRE）和磁共振能(MRE)方法来研究卟啉类化合物的全局芳香性。用键共振能(BRE)和回路共振能(CRE)方法研究卟啉类化合物的局部芳香性。揭示全局芳香性与局部芳香性的内在关系，并分析杂原子取代位置对化合物全局芳香性和局部芳香性的影响。最后，对化合物的磁性（反磁性或顺磁性）性质进行预测并画出电流密度图。另外，将我们得到的能量判据结果与文献上报道的芳香性的几何判据和磁性判据结果进行比较，并对不同的研究结果和造成差异的可能原因进行分析。在此基础上为新型卟啉类化合物的合成的潜在可能性和研究提供新的思路和结构参数。

芳香性是有机化学中的重要概念之一。芳香性的主要判据可以分为几何判据、磁性判据和能量判据。本项目拟用芳香性的能量判据重点研究卟啉类化合物的全局芳香性和局部芳香性。采用拓扑共振能(Topological Resonance Energy，TRE)、百分拓扑共振能(percentage TRE)和磁共振能(Magnetic Resonance Energy, MRE)方法来研究卟啉类化合物的全局芳香性。化合物的芳香性可分为全局芳香性与局部芳香性。前者是指一个分子整体的芳香性值, 后者是指在分子某个位置的芳香性值。用键共振能(Bond Resonance Energy, BRE)和回路共振能(Circuit Resonance Energy, CRE)方法研究卟啉类化合物的局部芳香性。揭示全局芳香性与局部芳香性的内在关系，并分析杂原子取代位置对化合物全局芳香性和局部芳香性的影响。我们用TRE，%TRE和MRE方法得到化合物全局芳香性结果与文献上报道的芳香性的几何判据和磁性判据结果进行比较，并对不同的研究结果和造成差异的可能原因进行分析。用BRE和CRE方法进一步对卟啉类化合物的局部芳香性进行了深入的研究。. 由18个π电子组成的大环结构、是否是卟啉类化合物中芳香性的主要贡献者？这个问题是卟啉化学中争论性的研究课题之一。在本论文中，我们分别用BRE和CRE方法对不同类型卟啉化合物的主要共轭路径进行了预测。提出了自己的观点。. 环电流(Ring Current,RC)强度的研究是一个化合物是否具有芳香性的实验判据。在本论文中，我们使用Hückel-London模型对卟啉类化合物的RC进行了研究。我们用RC模型得到的结果与已合成报道化合物的1H-NMR表征数据进行了对比。研究了RC强度与化合物化学位移之间的关系。最后，对化合物的磁性（反磁性或顺磁性）性质进行预测并画出电流密度图。最后，阐明了影响芳香性和RC强度的因素。. 在此基础上为新型卟啉类化合物的合成的潜在可能性和研究提供新的思路和结构参数。