傅克反应是有机合成中构建碳碳键的一种重要合成方法,包括傅克烷基化反应和傅克酰基化反应。其中,傅克烷基化反应是指通过反应把烷基化试剂插入到反应物的碳氢键中生成烷基化产物。本论文采用密度泛函理论(DFT),分别研究了方酰胺及过渡金属Cu催化剂分别催化傅克烷基化反应的机理。研究内容主要包括以下两部分:1.通过密度泛函理论(DFT),在 M06-2x/6-311G(d,p)//B3LYP/6-31G(d)计算水平下,详细地研究了方酰胺催化三氟甲基酮亚胺和萘酚发生傅克反应的机理。通过计算,方酰胺首先与萘酚亲核试剂相互作用。之后,引入三氟甲基酮亚胺亲电试剂。研究发现,可能有四种不同的反应路径。通过比较不同路径过渡态的能量,得出最优的过渡态模型为方酰胺中的两个N-H键同时与亲核试剂形成氢键。此外,过渡态模型中的质子化胺也与亲电试剂形成氢键。在方酰胺活化的碳碳键形成过程中,亲核试剂从Re面进攻亲电试剂得到的过渡态要比Si面的能量低。另外,通过非共价键相互作用分析(NCI),发现Re面过渡态中存在着较强的非共价键相互作用和较弱的空间位阻,与实验中生成R构型的产物相符合。2.在ωB97XD/6-311G(d,p)//ωB97XD/6-31G(d)水平下,我们系统地研究了过渡金属Cu催化吲哚和氮杂环丙烷发生傅克反应的机理。计算结果表明,反应的催化循环包括C-N键的断裂,C-C键的形成,氧化加成和还原消除。其中,C-C键的形成过程是整个反应的决速步骤。通过能量分解分析(EDA),发现铜催化的四元环过渡态TS3R的变形能较小,而相互作用能较大。通过非共价键相互作用(NCI)分析,过渡态TS3R中存在C-H…π氢键相互作用和弱的空间位阻。另外,前线轨道理论(FMO)表明,在过渡态TS3R、TS3s、TS4R、TS4S中,TS3R的能差最小,与实验结果相一致。