甲基对卤键增强效应的理论研究开题报告

全文总字数：1525字

1. 研究目的与意义

卤键是一种非共价键分子间相互作用力，在晶体工程，高分子化学，高值材料，药物设计等领域发挥着重要作用，引起了学术界广泛关注。卤键在设计功能化晶体材料方面具有特殊性, 已经合成出各种功能型晶体 , 如温敏的、 磁敏的、光敏的等。 基于卤键的液晶材料也有表现出很好的前景。 卤键在药物设计方面具有重要的参考价值,在生物体系中许多基于供受体相互作用的分子识别过程中, 卤键具有不可忽视的贡献。 卤键也为光化学传感和分子识别提供了新的原理和方法。

2. 国内外研究现状分析

1863 年Guthrie在研究NH 3 ,I2复合物的形成时, 首次明确提出了卤原子与一些电子供体之间有形成复合物的能力。之后, 在1896年Remsmen和Norris分析证明了氨与溴、氯分子形成复合物的普遍性。Legon等在实验中发现卤键复合物与氢键复合物不同, 在一些卤键复合物中几乎所有的电子供体原子与电子受体原子在同一直线上。在 H 2CO ,ClF 中 H值( 偏离直线的角度) 为 3. 27 b, 而H2CO ,HCl 中 H值为 20. 5b。( CH 2) 2O ,ClF 和( CH2) 2S ,ClF 中 H值分别是 2. 9b和3. 5b ; ( CH 2) 2S ,H Cl 和( CH 2) 2O ,H Cl H值分别是16. 5b和21. 5b。可见卤键复合物中偏移的比较小, 氢键复合物中则不容忽视。Allen等详细地分析了碳卤键( C X , X= F, Cl, Br, 或者 I) 与电负性较强的原子( N, O或S)形成的卤键的本质并得出如下结论: 静电作用对于卤键的形成起主导作用, 同时, 极化、电荷转移以及弥散作用对卤键的形成也扮演了重要的角色; 卤键的方向性由卤原子核周围的电子密度分布的各向异性决定。Valerio等对氟化烷烃与氨形成的卤键复合物进行理论计算, 来研究增加氟取代对卤键的影响. 目前, Romaniello等分析了 CF3I 与一些电子供体之间形成的卤键, 并分析了溶解性对NMR谱的影响。Zou首次计算了CH2 X ,NH3, CH3CH X ,NH3, ( CH 3) 2C X ,NH 3, NH 3 CH2X ,NH3等体系, 结果发现这些复合物中的卤键强度比中性分子作为电子供体体系的大, 表明静电作用对分子间相互作用有很大贡献, 电荷转移对相互作用贡献很小, 有时可以忽略不计。2004 年 Wang发现了蓝移型卤键, 并通过电子密度拓扑分析研究了蓝移卤键, 从电子密度的拓扑特征、键鞍点处的电子密度、键鞍点处电子密度的拉普拉斯量、卤素与受体原子的相互渗透、卤原子的静电荷、能量、偶极距、体积 8 个方面来论述卤键的本质。结果表明适用于氢键的 8 个标准中的前 3 个都在蓝移型卤键的研究中得到了重现, 但是其余有关原子性质的 5 个标准适用于蓝移型卤键时有所不同。这也表明了蓝移型卤键本质的多样性, 与 Allen 等关于传统卤键的分析结果一致。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：本课题将采用量子化学中的密度泛函方法，选取不同尺寸的基组，将甲基取代对电子给体与双卤分子形成卤键复合物的结构作为研究体系，理论研究其几何结构，电子结构，优化空间结构，计算卤键及其他弱相互作用的能量，重点分析甲基对卤键增强效应的影响。

4. 研究创新点

1.讨论了卤键受体对卤键强度的影响。

2.理论计算甲基取代对电子给体me_nh_3-ny(n=0,1,2,3; y: o, s, n, p)的影响。

3.理论计算电子给体me_nh_3-ny与双卤分子形成卤键复合物的结构，分析了甲基对卤键的影响规律。