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、取代基效應可以影響物質(zhì)的物理化學、生物化學等性質(zhì)。連接在苯環(huán)上的取代基會影響親電反應以及親核反應發(fā)生的位置。本論文運用量子化學計算方法研究了取代1-氯蒽醌分子中分子內(nèi)鹵鍵的電子密度拓撲性質(zhì),運用AIM、ELF分析了取代基效應對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1-氯蒽醌分子從不同方向作用形成二聚物時分子間氫鍵、鹵鍵的性質(zhì)。
　　在本論文中,所有的幾何構(gòu)型優(yōu)化、頻率計算都采用Gaussian03量子化學軟件包完

2、成,電子密度拓撲分析使用AIM、AIMALL程序包和我們課題組自行編寫的GTA2010完成,ELF拓撲分析使用TopMod程序包完成,靜電勢分析使用GaussView5.0完成。本論文主要包括以下幾方面的工作:
　　1.運用量子化學密度泛函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)”理論對分子內(nèi)鹵鍵的性質(zhì)進行了電子密度

3、拓撲分析。對計算得到的密度矩陣進行了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電荷密度對鹵鍵的影響。結(jié)果表明,鍵鞍點和環(huán)鞍點處的電子密度拓撲性質(zhì)均可作為衡量分子內(nèi)鹵鍵強度的量度,鍵鞍點和環(huán)鞍點處的電荷密度ρ越大,鍵鞍點與環(huán)鞍點的距離越遠,鹵鍵越強。除σ電荷密度外,π電荷密度對分子內(nèi)鹵鍵的性質(zhì)也有明顯影響。
　　2.運用AIM理論和ELF方法分析了不同性質(zhì)取代基對取代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、鍵能以及拓撲性質(zhì)的變化趨勢是一致的。氫鍵鍵鞍點處電荷密度、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)氫鍵強弱的指標。電子密度拓撲分析以及自然鍵軌道(NBO)分析一致表明,取代1-羥基蒽醌分子中形成的分子內(nèi)氫鍵具有部分共價性。
　　3.運用量子化學密度泛函B3LYP方法,在6-311G(d,p)基組水平上對平面內(nèi)作用的二聚1-氯蒽醌進行構(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)上對構(gòu)型分子進行了能量計算及BSSE校正。通過分子靜電勢討論了該類分子間弱相互作用的作用本質(zhì),用AIM理論對分子間化學鍵的性質(zhì)進行了電子密度拓撲分析。結(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;電子受體的靜電勢變化總值可作為分子間化學鍵強弱的指標。
　　本論文的創(chuàng)新點:
　　1.運用我