Understanding unprecedented reaction mechanisms and predicting catalytic pathways are touted as the virtues of computational chemistry in catalysis. Studies herein reported concentrate on analyzing the mechanism of new types of reactions based on electronic structure derived with DFT. This dissertation is mainly about a coinage field, manganese catalysis, and activation of N-heteroarene that is a building block for pharmaceutical compounds. The reactivity of manganese in mediating invaluable reactions such as C–H activation and CO2 conversion was recently reported, conferring a noble worth to mechanistic studies on manganese catalysis.
촉매 반응에 있어 계산화학의 가치는 새로운 타입의 반응들에 대한 해석과 반응 경로를 예측함에 있다. 후술할 연구들은 밀도 범함수 이론에 기반하여 촉매의 전자 구조를 분석하고, 이를 바탕으로 기존에 존재하지 않던 새로운 반응의 메커니즘을 분석하는데 중점을 둔다. 본 학위 논문은 균일 촉매 연구 분야에서 최근 각광받고 있는 망간 촉매의 반응기작에 대한 연구, 자연물의 구축 단위체로 널리 사용되는 질소 헤테로 방향족, 피리딘과 퀴놀린의 활성화 메커니즘에 대한 연구로 구성된다. 특히 망간 촉매의 경우 탄소–수소 결합 활성화, 이산화탄소 전환과 같은 활용 가치가 높은 반응을 관장하는 만큼, 망간 촉매가 어떠한 형태로 기질을 활성화시키는지에 대한 연구가 필수적이다. 본 연구는 망간 촉매의 이해에 초석이 될 반응 메커니즘에 대한 연구로서 의의가 있다.
