甲基对X…Y（X=S,H3CO,H3CS,(CH3)2O,(CH3)2S;Y=HCN,HNC）复合物氢键强度的影响效应开题报告

1. 研究目的与意义

氢键的存在相当普遍，从水、醇、酚、酸、碱及胺等小分子到复杂的蛋白质等生物大分子都可形成氢键。

氢键的存在直接影响分子的结构，构象、性质与功能，因此研究氢键对认识物质具有特殊的意义。

2. 国内外研究现状分析

甲基对氢键起着重要的调控作用，在电子给体中起着给电子作用，在质子给体中起着吸电子作用，是生物和天体化学领域中一种重要的自由基。同时在由于在蛋白质折叠领域的潜在功能，由s参与的氢键正在成为一个新的研究热点。howard和kjaergaard通过红外光谱和从头算方法对二硫醚和二甲醚进行了研究，发现s和o的给电子能力几乎相等。然而，cabaleiro-lago等认为二硫醚中chs氢键比二甲醚中cho氢键要强。很显然，甲基对oh和sh氢键强度有很大影响。因此系统的研究甲基对ohc、ohn、shc和shn的调控作用可以为进一步解释甲基的调控机制以及相互作用的本质。于是本文便选取hcn合hnc分子以及o自由基(o)、s自由基(s)、甲氧基(h3co)、甲硫基(h3cs)、二甲醚((h3c)2o)和二硫醚((h3c)2s)等大气中存在的自由基和分子对氢键的调控功能进行研究。

xhy氢键的强度很大程度上依赖x、h和y的性质。另外，连接在x和y的取代基也对其强度有影响。一般认为，连接在x上面的给电子基团弱化了氢键，而连接在y上的给电子基团增强了氢键。甲基在生物和化学领域中起着重要的作用。在二甲亚砜-甲醇溶液中，甲基在电子给体起给电子作用，在质子给体中起吸电子作用。而且，甲基在电子给体中的作用比在质子给体中作用更加明显。最近，由于在蛋白质折叠领域的潜在功能，有s参与的氢键正在成为一个新的研究热点。howard和kjaergaard通过红外光谱和从头算方法对二硫醚和二甲醚进行了研究，发现s和o的给电子能力几乎相等。cabaleiro-lago和coworkers认为二硫醚中chs氢键比二甲醚中cho氢键要强。这支持了s通常更强的电子给体的结论。然而，h2o-hoh复合物中的oho氢键强度(-10.90kj/mol，ccsd/6-31 g(d,p))比h2s-hoh复合物中sho氢键强度(-3.16kj/mol，ccsd/6-31 g(d,p))要大。很显然，甲基对oh和sh氢键强度有很大影响

2010年5月郑艳萍等人采用mp2和b3lyp方法，选取一系列的n-ho=c氢键二聚体和o-hn氢键二聚体为研究对象。优化几何结构，计算单点能并进行了基组重叠误差校正。讨论了取代基对氢键二聚体中氢键强度的影响。工作主要可以归纳为如下两个方面：

3. 研究的基本内容与计划

采用量子化学的mp2和dft方法，采用多种尺寸基组，以x...y（x,s,h3co,h3cs,(ch3)2o,(ch3)2s;yhcn,hnc）复合物作为研究目标，理论研究甲基对该类复合物的几何结构、电子结构，氢键强度的影响作用。

所有计算采用gaussian03软件包来完成。

4. 研究创新点

在化学和生物学中氢键是一种非常重要的弱相互作用，它在许多的生命过程中扮演着非常重要的角色。甲基对氢键起着重要的调控作用，在电子给体中起着给电子作用，在质子给体中起着吸电子作用，是生物和天体化学领域中一种重要的自由基。同时在由于在蛋白质折叠领域的潜在功能，由S参与的氢键正在成为一个新的研究热点。因此，我们选择此类复合物作为我们的研究目标，希望从理论上分析甲基对氢键强度的影响效应。