通过实验和理论方法相结合的方法研究了手性
磷酸催化
环丁酮与
过氧化氢的拜尔-维利格(B-V)反应的机理。在已经提出的用于本反应的两种途径中,涉及过氧
磷酸酯中间体的途径是不可行的。反应进程动力学分析表明,该反应被γ-内酯产物部分抑制。初始速率测量表明,反应遵循迈克尔斯-门腾型动力学,与双功能机理一致,在该机理中,催化剂积极参与羰基的加成以及随后通过与反应物或中间体的氢键相互作用而进行的重排步骤。高级量子
化学计算强烈支持两步协调的机制,其中
磷酸通过部分质子转移以协同方式激活反应物或中间体。通过增加羰基碳的亲电性,催化剂同时充当一般酸,在加成步骤中增加作为路易斯碱的
过氧化氢的亲核性,并在重排步骤中促进OH基团从Criegee中间体中解离。总体反应是放热的,Criegee中间体的重排是决定速率的步骤。观察到的这种BV催化反应的反应性也部分归因于
环丁酮中的环应变。