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σ-hole和π-hole tetrel bonds的结构与性质

σ-Hole和π-hole tetrel bonds的结构与性质

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作者：董文博烟台大学

学位级别：硕士

本论文主要研究了σ-hole tetrel bond和π-hole tetrel bond两种分子间相互作用在不同体系中的结构与性质,主要研究成果如下:(1)选择FC=CFTF(T=C,Si,Ge)体系来提供σ-hole和π-hole。sp杂化的C原子和sp杂化的tetrel原子共存于FC=CFTF中... 详细信息

本论文主要研究了σ-hole tetrel bond和π-hole tetrel bond两种分子间相互作用在不同体系中的结构与性质,主要研究成果如下:(1)选择FC=CFTF(T=C,Si,Ge)体系来提供σ-hole和π-hole。sp杂化的C原子和sp杂化的tetrel原子共存于FC=CFTF中,可以用作模型分子来比较σ-hole和π-hole tetrel bonds的强度。选择的Lewis碱是三种常见的小分子:HCO、HO和NH。大多数复合物可以通过tetrel bond与弱氢键稳定。路易斯碱可以进攻FC=CFTF的σ-hole和π-hole,并且FC=CFTF(T=Si,Ge)体系中σ-hole复合物较强,而π-hole复合物则对FC=CFCF体系更强。此外,与SiF基团相邻的碳原子以sphole tetrel bond,该效应与氢键和卤键中的类似。并且σ-hole tetrel bond的强度还取决于取代基的数量、位置和构象。此外,溶剂对σ-hole tetrel bond的强度具有显著的增强效果。(2)研究HCX(X=O,S,Se)与THF(T=C,Si,Ge,Sn,Pb)和FTO(T=C,Si)相关体系的tetrel bond复合物。HCX与THF形成σ-hole tetrel bond,与FTO形成π-hole tetrel bond。通常,这些复合物通过tetrel bond和弱氢键结合。在大多数情况下,相对于THF,HCX更倾向于与FTO形成π-hole tetrel bond。FSiO和HCX(X=S,Se)之间的双π-hole tetrel bond具有超过500 kJ/mol的作用能,它们是具有巨大轨道相互作用和极化能的共价复合物。对于较重的硫族元素原子,σ-hole tetrel bond和π-hole tetrel bond都逐渐减弱,而涉及FTO(T=Ge,Sn,Pb)的π-hole tetrel bond则具有相反的变化。两种类型的相互作用都是以静电作用为主导的。(3)在π-hole tetrel bond与其他相互作用的竞争作用中,我们设计了FC=CFZH(Z=P,As,Sb)与两个Lewis碱(NH和NMe)的复合物。通常,可以发现两种作用,一种为σ-hole磷键,另一个为π-hole tetrel bond,但是对于FC=CFZH和NH的体系则获得两个σ-hole磷键复合物。尽管FC=CFSbH与NMe形成更强的σ-hole磷键,但它们具有相似的稳定性。-PF取代使末端碳上的π-hole与NH形成tetrel bond。较重的-ZH基团具有较强的σ-hole磷键,但会导致较弱的π-hole tetrel bond。除了静电相互作用外,两种复合物的稳定性都可归因于从N孤对中的电荷转移到磷键中的C-Z/H-Z反键轨道和在tetrel bond中的C=C反键轨道。

关键词： σ-hole tetrel bond π-hole tetrel bond σ-hole磷键竞争

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