不同取代的苯-苯二聚体蓝移氢键的理论研究

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弱相互作用在生物、化学特别是生命科学中具有重要作用,科学家们长期以来一直把其作为关注的重点,其中,氢键作用是人们最早研究的分子间弱相互作用之一,而且氢键对生物分子的结构、功能、性质等方面起重要的作用,尤其是在蛋白质和核酸中,氢键相互作用占有很重要的位置。氢键通常有两个普遍的特征:  1:是从质子受体(Y)到质子供体(X-H)有一个显著的电荷转移。  2:X-H…YH-Bond的形成导致X-H键减弱,使得X-H键拉长并且伸缩振动频率减小,向低频的方向移动,发生红移,并且伴随X-H红移,其伸缩振动强度增大。  然而,随着研究的深入,人们又发现了一类特殊的氢键,它的主要特征是质子供体X-H键收缩,伸缩振动频率增大,发生蓝移,与正常氢键刚好有着相反的性质。随后,理论和实验工作者对这类氢键越来越感兴趣,一系列的理论研究也随之开展开来。本文共分为四章,对一般氢键尤其是蓝移氢键的特征、性质及其研究所用的的理论计算方法做了一些介绍。随后,本文又对不同取代的T型苯苯二聚体的C-H…π蓝移氢键做了系统的研究。  第一章本章对氢键的定义、一般表达式、本质、特征、表达的参数和其在生物分子的结构、功能、性质等方面起重要的作用等方面做了一些简要介绍。此外,我们对蓝移氢键的研究发展历程、特征、本质及其分类做了一些比较详细的阐述。  第二章本章对研究氢键常用的理论计算方法,如:分子间相互作用的量子计算方法(Hartree-Fock(HF)从头计算法、电子相关、组态相互作用、Moller-Plesset微扰理论、密度泛函(DFT)方法)、基组叠加误差(BSSE)和完全均衡校正CP(Counterpoise Procedure)法、自然键轨道(Natural Bond Orbital,NBO)理论和分子中的原子(Atoms In Molecules,AIM)理论做了一些说明介绍。  第三章轴向不同取代基的苯苯二聚体蓝移氢键的理论研究,本章采用量子化学中的Moller-Plesset微扰理论、自然键轨道理论(NBO)和分子在原子中的理论(AIM)对体系做了系统的研究。我们得到轴向不同的取代基对C-H键的收缩都有一定的影响,又从NBO和AIM两个方面对C-H…π蓝移氢键的本质做了进一步的研究,进而对其有了更深层次的了解。  第四章面向不同取代基的苯苯二聚体蓝移氢键的理论研究,本章同样采用了量子化学中的Moller-Plesset微扰理论、自然键轨道理论(NBO)和分子在原子中的理论(AIM)对体系做了系统的研究。结果表明,面向不同的取代基对复合体中单体苯的C-H键的收缩没有太多的影响。但从体系的几何结构、NBO和AIM的分析中,我们同样可以得出该体系C-H…π相互作用的C-H键的伸缩振动频率发生蓝移。
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