全卤烯烃和含氧/氮的简单分子间lp···π/卤键相互作用的理论研究

摘要

本文对全卤烯烃与含氧/氮分子之间的相互作用进行系统地研究，采用M06-2X/aug-cc-pVTZ理论水平系统研究五种简单分子如含氧/氮原子作为电子供体的水(H2O)、甲醛(H2CO)、二甲醚(Dimethylether，DME)、氨(NH3)和三甲胺(Trimethylamine，TMA)分子分别与全卤代不饱和烯烃C2ClnF4-n(n=0-4)相互作用，以非共价孤对电子···π/卤键(lp···π/HaB)形成的复合物。同时对复合物作进一步的深入研究，在相同水平下采用自然键轨道理论(natural bond orbital，NBO)分析复合物的电子密度分布。随着Cl原子的取代，C2ClnF4-n对以lp···π相互作用形成的复合物影响要比以卤键形成的复合物大。在体系的研究范围内，gem-C2Cl2F2是均能与简单分子以lp···π相互作用形成复合物的最强的配体分子，并且相应的相互作用能(Interaction Energy，IE)、二阶轨道相互作用E(2)以及QCT值均为最大，而C2F4是最弱的配体分子。根据N BO分析发现C2Cl3F·H2CO和C2Cl4·H2CO是以反式lp···π相互作用形成的复合物，然而Z-C2Cl2F2、E-C2Cl2F2、C2Cl3F、C2Cl4分子分别与H2O和NH3以半-lp···π相互作用形成稳定的复合物。含氧/氮原子的水(H2O)、甲醛(H2CO)、二甲醚(DME)分子以及氨(NH3)和三甲胺(TMA)分子分别与全卤代不饱和烯烃C2ClnF4-n的π-孔相互作用以lp···π形成的复合物要比相应的与Cl原子的σ-孔相互作用以卤键形成的复合物稳定，DME和TMA分子具有供电子甲基，因此DME、TMA分子远比H2O、H2CO和NH3分子更容易与C2ClnF4-n形成稳定的复合物。我们的理论研究将会对未来的非共价复合物实验研究提供理论依据。

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1 绪论

1 . 1 氢键、卤键和lp···π相互作用

1.2 卤代烃分子间相互作用

1.3 卤代烃和简单分子间相互作用

1.4 量子化学计算方法

2 C2ClnF4-n·H2O复合物中lp···π和卤键相互作用的研究

2.1 分子的静电势分析

2.2 构型和能量的分析

2.4 QCT分析

2.5 本章小结

3 C2ClnF4-n·H2CO复合物中lp···π和卤键相互作用的研究

3.1 构型和能量的分析

3 . 2 E(2)分析

3.3 QCT分析

3.4 本章小结

4 C2ClnF4-n·DME复合物中lp···π和卤键相互作用的研究

4.1 构型和能量的分析

4 . 2 E(2)分析

4.3 QCT分析

4.4 本章小结

5 C2ClnF4-n·NH3复合物中lp···π和卤键相互作用的研究

5.1 构型和能量的分析

5 . 2 E(2)分析

5.3 QCT分析

5.4 本章小结

6 C2ClnF4-n·TMA复合物中lp···π和卤键相互作用的研究

6.1 构型和能量的分析

6 . 2 E(2)分析

6.3 QCT分析

6.4 本章小结

7 总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果

致谢