咪唑与小分子间形成的双氢键的理论研究开题报告

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1. 研究目的与意义

研究此课题的目的是通过研究咪唑与一系列例如HBeH的小分子间所成的双氢键来认识双氢键的成键本质，更好地了解双氢键的结构性能，希望以此获得双氢键在更多领域的应用。

从目前国内外研究人员的研究成果来看，双氢键有成为连接超分子和大分子化学间的桥梁的潜力。由此可以看出，双氢键体系不仅是在化合物体系之间有重要的研究价值，还能将起应用领域扩展到更加广阔的范围内。双氢键也影响到溶液或固体中分子的结构、反应和选择性，影响晶体组装和超分子体系，如H交换、σ键迁移、过渡金属的配位情况及生命过程等，并有希望应用于催化、晶体工程和材料化学中。

2. 国内外研究现状分析

王海燕，曾艳丽等研究了吡咯与一系列小分子间双氢键，以吡咯为质子供体，分别以ch4、sih4、hbef、beh2、hmgf、mgh2、lih、和nah为质子受体，研究了双氢键体系的几何参数和电子密度拓扑性质，讨论了氢键形成前后质子供体和受体h原子积分净电荷、偶极矩、体积和能量的变化，从量子拓扑学的角度来解读双氢键体系的本质。类似双氢键体系还有b3n3h6与hf、hcl和h2o间的双氢键。

科研人员将b3n3h6作为质子受体形成双氢键体系，研究考察了双氢键和氢键的形成导致bh与xh键长的变化与频率位移情况，研究了电子密度的拓扑性质以及这些分子间相互作用是否具有氢键的典型特征，并且分析了复合物形成时分子轨道的相互作用情况，探索了双氢键和氢键频率位移的本质。

冯璐进行了beh₂与小分子间双氢键的理论研究，探讨了体系内hh距离与体系相互作用能之间的变化规律，对双氢键体系的系统的理论研究为人们进一步揭示了hh相互作用的本质提供了更多更为详实的证据。

bader教授及其研究组创建并发展了分子中的原子量子（qtaim）理论，通过对电子密度进行拓扑分析把分子的性质与构成它的原子的性质联系起来。在过去的几十年里，aim 逐渐发展成一种用于解决化学体系中的许多问题的理论，其应用的广泛性远非之前提出的各种模型或理论所能及。

3. 研究的基本内容与计划

本课题研究咪唑与一系列小分子之间的双氢键体系，首先我们选定HBeF、HBeCl、HBeH、HBeNa等小分子进行研究。通过背景介绍，我们在研究该体系时，首先通过密度泛函理论来计算双氢键体系的结构构型、相互作用能等，重点在于通过MP2方法和B3LYP方法选定合适的基组进行构型优化能够获得更为准确的数据，研究复合物的电子结构。之后，对优化后的复合物几何构型进行频率计算，获取准确的震动能、零点校正能等数据。在获取一系列准确的实验数据之后，通过自行的数据处理，对比在双氢键形成前后键长、键角、键能、Mulliken电荷等指数的变化，结合频率的影响以此来分析双氢键形成的本质原理。

4. 研究创新点

a. 对于含有HH双氢键作用的复合物的几何结构和电子结构进行研究。

b. 分析双氢键的成键本质，并与常规氢键进行对比。