杯吡咯及硫脲衍生物对卤离子识别的计算化学研究

摘要

分子识别是超分子化学研究的重要内容之一，它包括对中性分子、阳离子和阴离子的识别。其中阴离子识别较前两者发展相对迟缓，有待于丰富和发展新型的识别体系。 本论文以带状修饰杯[4]吡咯和2，6-二缩氨基硫脲对卤素阴离子的识别为主线，应用分子力学、分子动力学以及量子化学密度泛函等计算化学方法对这两种体系进行计算研究。主要包括以下几个方面： 一、应用分子力学/分子动力学模拟研究了四种具有带状修饰的杯[4]吡咯对卤素阴离子的识别作用。模拟结果表明加入带状修饰链和调节链长可以增强对某种特殊卤素阴离子的识别，在这个过程中，卤素阴离子与杯[4]吡咯NH上的氢形成的多氢键使主体分子与阴离子形成稳定复合物，同时带状修饰链通过改变杯吡咯空腔大小影响主体分子与卤素阴离子的氢键相互作用，从而调节了对不同阴离子的识别能力。 二、应用分子力学/分子动力学模拟研究了2，6-二缩氨基硫脲对卤素阴离子的识别作用，结果表明该主体分子对F-离子选择性较高，与实验结果一致。 三、用HF/6-31G*方法和密度泛函B3LYP方法在四种不同的混合基组水平下对2，6-吡啶二缩氨基硫脲—卤素阴离子复合物进行了量子化学计算，计算了复合物的平衡构型、振动频率、BSSE结合能、热力学函数、NBO电荷布居及轨道相互作用分析。计算结果表明，卤素阴离子与主体分子间均存在着氢键相互作用和不同程度的电荷转移，这种作用使N-H键的伸缩振动发生了红移，其中，主体分子与F-离子的相互作用最强，这与实验现象相符。不同基组的计算表明，对Br-采用LANL2DZdp基组结果要优于6-31+G*基组。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2杯吡咯和硫脲类阴离子识别受体的研究进展

1.2.1杯吡咯类受体的研究进展

1.2.2硫脲类受体的研究进展

1.3论文中涉及的计算化学及分子模拟方法

1.3.1分子力学计算方法

1.3.2分子动力学模拟计算方法[114-118]

1.3.3量子化学计算方法[119-122]

1.4本文的研究内容

参考文献

第二章带状修饰的杯[4]毗咯对卤素阴离子识别的分子动力学研究

2.1引言

2.2计算方法

2.2.1力场参数文件的建立

2.2.2构象搜索方法

2.3主体分子及复合物的结构特征

2.3.1主体分子的结构特征

2.3.2复合物的结构特征

2.4主体与复合物的能量特征及主体对卤素阴离子的识别作用

2.5分子动力学模拟

2.6本章小结

参考文献

第三章2,6-吡啶二缩氨基硫脲对卤素阴离子识别的分子动力学研究

3.1引言

3.2主体分子的结构特征

3.2.1计算方法

3.2.2主体分子的结构

3.3复合物的结构特征及主客体的识别作用

3.3.1计算方法

3.3.2复合物的结构特征

3.3.3主体分子对卤素阴离子的识别作用

3.4分子动力学模拟

3.4.1计算方法

3.4.2动力学模拟的构象及能量特征

参考文献

第四章2,6-吡啶二缩氨基硫脲对卤素阴离子识别的密度泛函研究

4.1引言

4.2计算方法和细节

4.2.1初始构型的选取

4.2.2基组[8，9，10]方法的选取

4.3主体的结构特征

4.4主体—卤素阴离子复合物的结构特征

4.5主体与卤素阴离子形成复合物过程中的能量

4.6形成复合物过程中的振动光谱变化

4.7主体与卤素阴离子形成复合物过程中的热力学参数

4.8主体与卤素阴离子之间的电荷迁移

4.9自然键轨道分析

4.10本章小结

参考文献

致谢

个人简历