通过过渡金属Cu(I)催化端炔与叠氮化合物生成1,2,3-三氮挫的CuAAC(Cu-catalytic Azide-Alkyne Click)反应因其可靠性,特异性和生物相容性而成为点击化学的主要例子,已被广泛应用于药物化学、材料科学、有机合成、高分子化学等领域。目前Cu(I)催化叠氮化合物、炔烃和杂环化合物的“一锅”反应备受关注,制备具有生物活性的多功能化合物,为新药合成和开发提供有效而实用的合成途径是当前点击反应(CuAAC)研究的热点之一。其反应机理被普遍认为:首先金属铜催化叠氮化合物和端炔发生环加成反应,得到双取代的1,2,3-三氮唑中间体,再通过选择性偶联反应得到多官能团的功能化合物。目前由于实验条件的限制,对于2H-氮杂丙烯啶参与Cu(I)点击重排反应的中间体的结构等信息的研究尚缺乏,故对其机理的研究亦不完善。本文采用密度泛函理论(DFT)计算研究了 Cu(I)催化叠氮,端炔和2H-氮杂丙烯啶合成1,2,3-三唑[1,5-c]嘧啶的机理。主要的研究结果和结论如下:(1)采用B3LYP,M06-2X和M06-L密度泛函方法,优化了[1,2,3]三哇并[1,5-c]嘧啶衍生物和[(IMes)Cu-(C6F5)]中间体的结构,通过与XRD单晶结构参数对照,确定了合适的M06-L泛函方法。由于研究体系涉及阴离子,在优化结构、分析振动和计算反应势垒时,对Cu(I)元素采用赝势基组SDD,其余元素采用了 6-311+G**基组。引入色散力校正,我们发现此时结构参数的计算结果与实验值吻合得更好。考虑到计算资源的限制和精度,采用了 ONIOM(QM(M06-L-D3/6-311+G**/SDD):MM(PM6))方法。(2)2H-氮杂丙烯啶先双铜催化开环生成四元杂环化合物,接着发生C-C偶联。CuAAC反应的中间体5-Cu(I)-1,2,3-三氮唑由于氮杂丙烯啶的参与,其中氮杂环邻位的碳与5-Cu(I)-1,2,3-三氮唑发生中断点击反应,势垒仅为～15 kcal/mol,相比5位上单铜的5-Cu(I)-1,2,3-三氮唑,通过2H-氮杂丙烯啶与5位上双铜的5-Cu(I)-1,2,3-三氮唑反应实现C-C偶联反应所跨越的势垒更低。波函数分析表明双金属Cu(I)配位使2H-氮杂丙烯啶三元环的稳定性降低(N35-C37键被拉长,共价作用被削弱)从而完成开环反应,且经过金属配体交换后得到的四元杂环化合物,更有利于2H-氮杂丙烯啶与5-Cu(I)-1,2,3-三氮唑的C-C偶联反应的进行。(3)C-N偶联/重排反应机理表明,H2O的氢键作用利于重排机理中的多步氢转移反应,且会促使对苯甲磺酰胺的脱去,以及接下来进行的C-N偶联反应。计算结果表明1,2,3-三氮唑上N1位的H转移到N-磺酰基烯酮亚胺的N上和1,2,3-三氮唑上N1位的H转移到苯基烯胺的N上的两种氢转移,跨越势垒分别为～22 kcal/mol和～18 kcal/mol。其中后者1,2,3-三氮唑上N1位的H在几乎共平面的情况下转移到苯基烯胺的N位上的氢转移过程为决速步。