X-·C5H5N·YH2 体系中氢键和磷键相互作用的理论研究

1、答答 辩辩 人：人： 盛红丽盛红丽 学学 号号 ：20101311472010131147指导老师：指导老师： 陈益山陈益山20142014年学士论文答辩年学士论文答辩论文题目：X-C5H5NYH2F (X=F,Cl,Br;Y=P,As) 体系中氢键和磷键相互作用的理论研究阜阳师范学院化学化工学院论文结构论文结构选题背景及意义选题背景及意义1计算方法计算方法2结结 论论4计算内容计算内容5阜阳师范学院化学化工学院选题背景及意义选题背景及意义 近年来，虽然有诸多出色的关于磷键的理论研究作品发表，但是相对于氢键而言，磷键的研究还是相对较少的。特别是磷原子给体与电子给体变化时所导致的磷键增强与减弱效

2、应，磷键与氢键的竞争效应以及同一复合物中磷键与氢键的协同效应的研究还不够深入。为了进一步增进对磷键与氢键相互作用本质的认识, 本文用吡啶（C5H5N）这一六元杂环化合物为电子供体(既可提供孤对电子, 又可提供电子),用量子化学方法对YH2FC5H5NX-（X=F,Cl,Br;Y=P,As）体系中磷键与氢键相互作用对该体系的稳定性的影响进行了研究。阜阳师范学院化学化工学院计算方法计算方法 本文采用Gaussian03程序的B3LYP的方法，在6-311+G*水平上对所研究的YH2FC5H5NX-（X=F,Cl,Br;Y=P,As）复合物体系进行结构优化，得到该体系的平衡构型，并对所得的平衡构型进

3、行计算，得出体系中氢键和磷键的键长及能量。此外，还使用了AIM2000程序，对该体系进行了电子密度拓扑分析，得出该体系中氢键及磷键间的电子云密度。最后，对该复合物的键长、能量和电子云密度的计算数据进行综合分析，得出氢键与磷键的相互作用对该复合物体系的稳定性的影响。阜阳师范学院化学化工学院计算内容计算内容一、复合物的结构图图1 在在B3LYP/6-311+G*水平下优化的复合物水平下优化的复合物X-C5H5NPH2F的几何结构图的几何结构图 图图2 在在B3LYP/6-311+G*水平下优化的复合物水平下优化的复合物X-C5H5NAsH2F的几何结构图的几何结构图 阜阳师范学院化学化工学院二、复

4、合物的能量表表1 在在B3LYP/6-311+G*水平下优化的复合物水平下优化的复合物X-C5H5NYH2F 的相互作用能的相互作用能阜阳师范学院化学化工学院三、电子云密度三、电子云密度图图3 AIM2000计算得到的复合物计算得到的复合物X-C5H5NPH2F的电子云密度图的电子云密度图 图图4 AIM2000计算得到的复合物计算得到的复合物X-C5H5NAsH2F的电子云密度图的电子云密度图阜阳师范学院化学化工学院结结 论论 通过对X-C5H5NYH2F (X=F,Cl,Br;Y=P,As)复合物的结构、稳定化能量以及电子云密度进行综合分析得到以下结论：1.对于X-C5H5NYH2F 复合物，其氢键强弱关系为F-Cl-Br-；2.对于X-C5H5NYH2F 复合物，若同时存在氢键和磷键，由于氢键和磷键存在相互作用（相互加强），使得该复合物的氢键和磷键的键长减小，稳定化能降低以及氢键和磷键间的电子云密度增大，即使该复合物更稳定；3.对于具有相同种磷键的X-C5H5NYH2F