若干氢键、磷键、tetrel bond体系的结构和性质的理论研究

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1、分类号：O64学号：201500369013硕士学位论文若干氢键、磷键、tetrelbond体系的结构和性质的理论研究Theoreticalstudyonthestructuresandpropertiesofsomehydrogen/pnicogen/tetrel-bondedcomplexes研究生姓名：魏元新指导教师：李庆忠教授学科门类：理学专业名称：物理化学论文提交日期：2018年6月11日烟台大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本

2、论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解烟台大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在非保密的论文范围内，学校可以公布论文的部分或全部内容。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日烟台大学硕士

3、学位论文摘要本论文利用理论计算方法研究了氢键、磷键和tetrelbond的形成、性质及作用本质。主要内容如下：研究了2-吡啶酮及其衍生物与草酸形成的氢键复合物，探究了取代基和协同作用对O-H···O和N-H···O氢键的影响。当2-吡啶酮中氢原子被吸电子基（-NO2和-F）取代时，削弱了O-H···O氢键，增强了N-H···O氢键，而当取代基为给电子基团（-NH2和-CH3）时，结果正好相反。不过这些影响也与取代位置有关。当草酸与两个2-吡啶酮或2-吡啶硫酮分子相结合时，O-H···O/S氢键减弱，而N-H···O氢键增强。在三个草酸分子通过两个O-H···O

4、氢键形成的三聚体中，当中间的草酸作为质子给体或质子接受体时，氢键分别被削弱或增强。利用PyZX2（Py=吡啶，Z=P和As，X=H和F）及其质子化分子讨论了磷键的性质和本质。磷键的稳定性与PyZX2及碱基的性质有关。当PyZX2分子中吡啶环上的N原子被质子化后，所形成的二聚体构型更加稳定，作用能增加了8.5~34.6kJ/mol。在PyZX2与H2O的中性体系中，N···H-O氢键比磷键更易形成，且当质子化的PyZX2与NH3作用时，这种竞争关系更明显。在H2O···PyZX2···H2O和NH+3···H-PyZX2···NH3体系中，由于氢键对磷键的正/负

5、协同性，分别使磷键增强和减弱。对omethoxymethyl-PhSiF3及其衍生物分子内tetrelbond的作用强度和性质进行了理论研究。取代基对分子内Si···O作用的影响很小。我们分别用三种方法对分子内作用的作用能进行计算，发现通过Si···O键鞍点处的势能密度得到的结果最为可靠。当加入一个H2O分子时，由于存在OH···F作用，使得分子内Si···O作用的作用能增加至12kcal/mol。F2TO（T=C和Si）可以与丙二醛（MDA）形成tetrelbond作用，且F2SiO的作用强于F2CO。当F2TO与MDA的羟基或羰基作用形成π-tetrelb

6、ond后，MDA分子内氢键的强度分别增强或减弱，同时抑制或促进了氢键的质子转移，F2SiO的影响要更大一些。当F2TO堆积在MDA平面上方时，发现了一种新型π-πtetrelbond作用。我们还利用取代基对分子内氢键进行调控，发现影响不大。I摘要对比研究了tetrelbond、溶剂化以及离子化对甘氨酸构型的影响，通过调控甘氨酸分子内质子转移的情况来稳定其构型。研究发现甘氨酸与F2TO（T=C和Si）形成tetrelbond的效果最好，其次是溶剂效应，最后是离子化。关键词：双氢键；取代效应；协同性；分子内作用；质子转移II烟台大学硕士学位论文AbstractIn

7、thisthesis,theformation,properties,and,natureofhydrogen,pnicogen,andtetrelbondshavebeenstudiedbymeansoftheoreticalcalculations.Themaincontentsaresummarizedasfollows:WeperformedasystemicinvestigationofthesubstitutionandcooperativeeffectsontheO-H···OandN-H···OH-bondsinthecomplexesof2-

8、pyridoneanditsderiv