基于质子传导机理的四氮唑分子间氢键研究

摘要

为了探明四氮唑体系质子传导速率与分子间氢键强度的关系,采用密度泛函理论,在B3LYP/6-311++G(2d,2p)水平下对四氮唑二聚体N_4CH_2-N_4CH_3进行了几何结构优化和频率分析,重点分析了能量相对较低的8种二聚体的结构、能量、自然键轨道(NBO)和电荷转移量,并采用QST_2方法在B3LYP/6-31+G(d)水平下研究了8种二聚体间质子传递的动态过程,发现了6种过滤态,计算了其传递能垒.结果表明,四氮唑与质子化的四氮唑阳离子通过N…H—N氢键形成分子间相互作用较强的二聚体N_4CH_2-N_4CH_3,N…H—N氢键表现出明显的红移特征;N…H—N氢键相互作用稳定化能主要是N原子孤对电子轨道与N—H键反键轨道之间的相互作用;N…H—N氢键强度是影响质子传递能垒大小的主要因素,即直接影响着四氮唑体系中质子的传导速率.