三接触弯曲构型的蓝移氢键CH_3…Y的理论研究

运用量子化学从头算方法,在MP2/6-311++G(d,p),MP2/6-311++G(2df,2p),MP2/6-311++G(3df,3pd)和QCISD/6-311++G(d,p)水平上,研究了CH3F,CH3Cl和CH3Br作为质子给体与Cl-,Br-作为质子接受体形成的氢键CH3…Y.计算结果表明:6种复合物中C—H键收缩,伸缩振动频率增大,形成蓝移氢键.分子中原子(AtomsinMole-cules,AIM)分析表明,这些复合物的电子密度拓扑性质与普通氢键有着本质的不同,在Y…H之间不存在键临界点,而在Y与C之间存在键临界点,因此这些相互作用严格地不能称为氢键.自然键轨道(Natural bond orbital,NBO)分析表明,在这些复合物中弯曲的CH…Y的特殊结构使得分子间超共轭n(Y)→σ*(C—H)减小到可以忽略;质子接受体的电子密度没有转移到σ*(C—H)上,而是转移到了σ*(C—X)(X=F,Cl,Br)上;存在一定程度的重杂化;分子内超共轭相互作用减小使得σ*(C—H)的电子密度减少.这些因素共同导致C—H伸缩振动频率的蓝移.

关于弯曲氢键本质的探讨

一、前言氢键是一种由氢原子参加成键的特殊类型的化学键,它可用简单的化学式 X—H…Y 表示。在氢键的研究中,一个重要的问题是关于氢键本质的问题。一般认为氢键主要是静电相互作用,即在 X—H…Y 中,X—H

双接触弯曲蓝移氢键CH_2…Y的理论研究

用量子化学从头算方法在MP2/6-311++G(d,p)与MP2/6-311++G(2df,2p)两个理论级别上研究了双接触弯曲氢键Y…H2CZ(Z=O,S,Se)和Y…H2CZ2(Z=F,Cl,Br)(Y=Cl-,Br-).计算表明,在这些复合物中都存在两个等价的Y…H—C蓝移氢键;相互作用能和蓝移都比较大,每个Y…H—C氢键的能量为15～27kJ/mol,CH键长变化为-0.1～-0.5pm,CH伸缩振动频率位移为30～80cm-1.自然键轨道分析表明,3个因素导致了这些蓝移氢键的形成:(1)存在较大的重杂化;(2)弯曲的氢键构型使得分子间直接超共轭相互作用比较小,而存在相当的分子间间接超共轭相互作用;(3)质子给体的分子内超共轭相互作用较大地减小.电子密度拓扑性质的研究表明,在这些氢键复合物中都存在3个分子间临界点:在接受体原子Y与每个H原子之间存在一个键临界点,也存在相应的键径和原子间界面;在YHCH四边形内部存在一个环临界点.因此这些分子间相互作用可以严格地看作氢键.