取代1-氯-烴基蒽醌的分子內(nèi)與分子間弱相互作用的理論研究.pdf

1、取代基效應(yīng)可以影響物質(zhì)的物理化學(xué)、生物化學(xué)等性質(zhì)。連接在苯環(huán)上的取代基會(huì)影響親電反應(yīng)以及親核反應(yīng)發(fā)生的位置。本論文運(yùn)用量子化學(xué)計(jì)算方法研究了取代1-氯蒽醌分子中分子內(nèi)鹵鍵的電子密度拓?fù)湫再|(zhì),運(yùn)用AIM、ELF分析了取代基效應(yīng)對(duì)1-羥基葸醌分子中形成的分子內(nèi)氫鍵的影響,并且探討了兩個(gè)1-氯蒽醌分子從不同方向作用形成二聚物時(shí)分子間氫鍵、鹵鍵的性質(zhì)。
　　在本論文中,所有的幾何構(gòu)型優(yōu)化、頻率計(jì)算都采用Gaussian03量子化學(xué)軟件包完

2、成,電子密度拓?fù)浞治鍪褂肁IM、AIMALL程序包和我們課題組自行編寫(xiě)的GTA2010完成,ELF拓?fù)浞治鍪褂肨opMod程序包完成,靜電勢(shì)分析使用GaussView5.0完成。本論文主要包括以下幾方面的工作:
　　1.運(yùn)用量子化學(xué)密度泛函B3LYP方法,在6-311++G(d,p)基組水平上研究了鄰位和間位取代1-氯蒽醌的分子內(nèi)鹵鍵。用“電子定域函數(shù)(ELF)”方法和“分子中的原子(AIM)”理論對(duì)分子內(nèi)鹵鍵的性質(zhì)進(jìn)行了電子密度

3、拓?fù)浞治觥?duì)計(jì)算得到的密度矩陣進(jìn)行了σ-π分離,得到了π-鍵的鍵徑和分子圖,分別討論了σ電荷密度和π電荷密度對(duì)鹵鍵的影響。結(jié)果表明,鍵鞍點(diǎn)和環(huán)鞍點(diǎn)處的電子密度拓?fù)湫再|(zhì)均可作為衡量分子內(nèi)鹵鍵強(qiáng)度的量度,鍵鞍點(diǎn)和環(huán)鞍點(diǎn)處的電荷密度ρ越大,鍵鞍點(diǎn)與環(huán)鞍點(diǎn)的距離越遠(yuǎn),鹵鍵越強(qiáng)。除σ電荷密度外,π電荷密度對(duì)分子內(nèi)鹵鍵的性質(zhì)也有明顯影響。
　　2.運(yùn)用AIM理論和ELF方法分析了不同性質(zhì)取代基對(duì)取代1-羥基蒽醌分子中的分子內(nèi)氫鍵的影響。結(jié)果表

4、明:取代1-羥基葸醌分子的分子內(nèi)氫鍵鍵長(zhǎng)、鍵能以及拓?fù)湫再|(zhì)的變化趨勢(shì)是一致的。氫鍵鍵鞍點(diǎn)處電荷密度、能量密度、形成分子內(nèi)氫鍵的氧原子與氫原子之間的離域指數(shù)以及界面積分性質(zhì)都可以作為衡量分子內(nèi)氫鍵強(qiáng)弱的指標(biāo)。電子密度拓?fù)浞治鲆约白匀绘I軌道(NBO)分析一致表明,取代1-羥基蒽醌分子中形成的分子內(nèi)氫鍵具有部分共價(jià)性。
　　3.運(yùn)用量子化學(xué)密度泛函B3LYP方法,在6-311G(d,p)基組水平上對(duì)平面內(nèi)作用的二聚1-氯蒽醌進(jìn)行構(gòu)型優(yōu)化

5、,得到了六種穩(wěn)定構(gòu)型。在MP2/6-311G(d,p)水平的基礎(chǔ)上對(duì)構(gòu)型分子進(jìn)行了能量計(jì)算及BSSE校正。通過(guò)分子靜電勢(shì)討論了該類(lèi)分子間弱相互作用的作用本質(zhì),用AIM理論對(duì)分子間化學(xué)鍵的性質(zhì)進(jìn)行了電子密度拓?fù)浞治觥＝Y(jié)果表明:二聚1-氯蒽醌的平行構(gòu)型一般比T型構(gòu)型的能量低;1-氯蒽醌二聚體中分子間的相互作用都是具有靜電性質(zhì)的弱相互作用;電子受體的靜電勢(shì)變化總值可作為分子間化學(xué)鍵強(qiáng)弱的指標(biāo)。
　　本論文的創(chuàng)新點(diǎn):
　　1.運(yùn)用我