分子间的非共价相互作用:σ-穴键和π-穴键

第四到第七主族元素以及惰性气体元素可以作为电子受体位点形成分子间吸引性的非共价键合作用。这些电子受体位点,即缺电子密度的位点,大多情况下具有正的分子表面静电势,可以将其分为2类。沿着σ共价键键轴延伸方向原子的外围中心具有正的分子表面静电势的区域称之为σ-穴。而垂直于分子σ-骨架平面具有正的分子表面静电势区域称之为π-穴。σ-穴和π-穴与富电性位点之间吸引性的相互作用分别称之为σ-穴键和π-穴键。σ-穴键倾向于180°,而π-穴键倾向于90°。按照元素周期表族的名称,σ-穴键又分为碳素键、氮素键、氧素键、卤键、惰素键等。可见流行的卤键只是σ-穴键的一个子集。π-穴键分类显得复杂些,可简单分为单原子和多原子π-穴键。

竞争还是协同:分子内两类磷键Sb…X(X=O、N、F)和Sb…π的关系

本文通过选取多个双官能团有机分子(甲氧基甲基苯(1)、苄基二甲胺(2)、氟甲基苯(3))和无机分子SbCl3,利用密度泛函理论详细考察了两类分子内磷键Sb…X(X=O、N、F)与Sb…π之间的作用关系。研究结果表明,分子内均存在两种作用,并且二者是竞争关系,不存在协同性。溶剂化效应对磷键有一定的影响,但并不改变二者的关系。分子1、2、3的结合能依次为-14.0、-17.0、-9.0 kcal·mol^(-1)。对于1,结合以Sb…O键为主,Sb…π为辅;对于2,结合基本均来自于Sb…N作用;而对于3,结合则以Sb…π作用为主。该结果体现了相互作用随原子序数的渐变性,为通过磷键调控体系的性质提供了理论依据。