The [3 + 2] cycloaddition (32CA) reactions of a series of pyridinium bis(methoxycarbonyl)methylides (PMYs) and pyridinium dicyanomethylides (PCYs) with cyclooctyne to generate indolizines have been studied within the Molecular Electron Density Theory (MEDT). Interestingly, the electronic structure of these azomethine ylides (AYs) revealed from the topological analysis of the electron localization function (ELF) differs considerably from that of the simplest AY and accordingly, the molecular reactivity is changed. Consequently, the corresponding 32CA reactions of PCYs and PMYs require refluxing toluene conditions to overcome the high activation barrier contrary to the unappreciable energy cost demanded by the simplest AY. This is explained by the analysis of conceptual DFT indices characterizing the ambiphilic character of the PMYs and PCYs classified as strong electrophiles and strong nucleophiles within the standard reactivity scales. The 32CA reactions of PCYs are more facile relative to the PMYs in agreement with the experimental outcome. These polar 32CA reactions show the global electron density transfer (GEDT) higher than 0.2 e and proceed through one-step mechanism with highly asynchronous TSs in which the new covalent bond formation has not been started. Herein, we report the first MEDT study to comprehend the reactivity of pyridinium methylides towards 32CA reactions leading to indolizines.

分子电子密度理论 (MEDT) 研究了一系列吡啶双（甲氧基羰基）甲基化物 (PMY) 和吡啶鎓二氰甲基化物 (PCY) 与环辛炔生成中氮吲嗪的 [3 + 2] 环加成 (32CA) 反应。有趣的是，从电子局域化函数 (ELF) 的拓扑分析中揭示的这些偶氮甲碱叶立德 (AY) 的电子结构与最简单的 AY 的电子结构有很大不同，因此，分子反应性发生了变化。因此，PCYs 和 PMYs 的相应 32CA 反应需要回流甲苯条件来克服高活化障碍，这与最简单的 AY 所需的不可估量的能量成本相反。这是通过分析概念性 DFT 指数来解释的，该指数表征了 PMY 和 PCY 在标准反应性范围内被归类为强亲电试剂和强亲核试剂的双亲特性。与实验结果一致，PCY 的 32CA 反应相对于 PMY 更容易。这些极性 32CA 反应显示全局电子密度转移 (GEDT) 高于 0.2 e，并通过一步机制进行，具有高度异步的 TSs，其中新的共价键形成尚未开始。在此，我们报告了第一个 MEDT 研究，以了解吡啶甲基化物对 32CA 反应的反应性，从而产生中氮嗪。与实验结果一致，PCY 的 32CA 反应相对于 PMY 更容易。这些极性 32CA 反应显示全局电子密度转移 (GEDT) 高于 0.2 e，并通过一步机制进行，具有高度异步的 TSs，其中新的共价键形成尚未开始。在此，我们报告了第一个 MEDT 研究，以了解吡啶甲基化物对 32CA 反应的反应性，从而产生中氮嗪。与实验结果一致，PCY 的 32CA 反应相对于 PMY 更容易。这些极性 32CA 反应显示全局电子密度转移 (GEDT) 高于 0.2 e，并通过一步机制进行，具有高度异步的 TSs，其中新的共价键形成尚未开始。在此，我们报告了第一个 MEDT 研究，以了解吡啶甲基化物对 32CA 反应的反应性，从而产生中氮嗪。