两类含氧分子形成tetrel bond复合物的理论研究

摘要

Tetrel bond作为一种新型的分子间相互作用，在构建晶体材料、调控化学反应和分子识别中有着重要的应用。本论文利用理论计算方法对tetrel bond的形成、性质和作用规律进行了研究。主要内容如下:
　　二甲亚砜（DMSO）与TF3X（T=C, Si；X=卤素原子）不仅可以形成tetrel bond，也可以形成卤键。除DMSO???CF4体系外，DMSO更易于与CF3X形成卤键，而DMSO更易于与SiF3X形成tetrel bond。卤原子对DMSO???CF3X体系中的tetrel bond影响较小，但DMSO???SiF3X体系中的tetrel bond受卤原子的影响非常大。DMSO???SiF3X体系中的tetrel bond具有部分共价键的性质，其比阴离子形成的tetrel bond还强。
　　研究了DMSO与苯基三氟硅烷体系中取代基对tetrel bond的影响。当取代基是推电子基NH3, OCH3, CH3和OH时，tetrel bond作用减弱；当取代基是吸电子基F, CHO, CN, NO2和SO3H时，tetrel bond作用增强。在p-HO3S-PhSiF3???DMSO复合物中作用最强，作用能为-122 kJ/mol。Tetrel bond主要由静电作用主导，不过由O的孤对电子轨道向Si的空p轨道的电荷转移也非常重要。当取代基为NH2和OH时，其更易于形成氢键；当取代基为CHO和NO2时，tetrel bond比π-hole作用更强。
　　在PhTH3???H3ZO和PhSiF3???H3ZO（T=Si, Ge和Sn；Z=N, P和As）复合物中，除了主要的T···O tetrel bond外，还存在其它弱相互作用。这些复合物的结合能从11到220 kJ/mol，T···O距离从1.89到3.09?。对于给定的PhTH3/PhSiF3，复合物的稳定性按Z=P

目录

声明

1 前言

1.1 分子间相互作用的概述

1.2分子间弱相互作用的类型

1.3σ-hole和 π-hole

1.4 分子间相互作用的取代效应

1.5 本文的选题目的以及论文主要内容

2 计算方法

3 DMSO···TF3X中tetrel bond与卤键的竞争

3.1前言

3.2 结果与讨论

3.3 小结

4 苯基三氟硅烷和DMSO形成的tetrel bond

4.1前言

4.2 结果与讨论

4.3. 小结

5 PhSiF3/PhTH3…H3ZO复合物中的tetrel bond

5.1 前言

5.2 结果与讨论

5.3小结

6 结论

参考文献

致谢

附录1 补充材料

附录2 作者简介

附录3 攻读学位期间发表的论文目录