论文部分内容阅读
在很多领域中,弱相互作用都有着重要的应用,比如分子识别、材料科学、晶体工程和生物系统。近几年,科研工作者们对卤键、σ-hole、π-hole产生了浓厚的探究兴趣,关注也越来越多。研究弱相互作用对于科技的发展和社会的进步都有着非常重要的意义。本工作利用Gaussian 09程序包对单体、复合物的构型,频率以及分子间相互作用能进行计算。采用WFA程序分析0.001 a.u.分子电子密度势能面的静电势,采用AIMALL程序对复合物键鞍点处的电子密度进行拓扑分析和离域指数分析,用NBO6.0程序计算Weiberg键级,并对自然轨道进行分析,用Mulitiwfn程序计算积分电荷和分子生成密度差(MFDD)。本论文主要包括以下几部分:1.采用MP2方法,aug-cc-pVDZ 基组对 I(MF2)nI(M=C,Si,Ge,Sn)和 Cl-进行优化,并采用aug-cc-pVDZ-pp基组对于碘和锡元素进行研究。复合物I(MF2)nI…Cl-形成的卤键很强,按照Si.C,Ge,Sn的顺序逐渐增强。随着n的数目增大,包含Si,Ge,Sn的卤键强度也会变大。能量分解表明,交换能在总吸引能中占据比例最大,因此贡献最大。与此同时,静电能在I…Cl-作用中也起着非常重要的作用。I(MF2)nI…Cl-(M=C,Ge,Sn)中的卤键属于部分共价作用,但是当M=Si时,复合物中的卤键属于非共价相互作用。2.采用 MP2 方法,aug-cc-pVTZ 基组对 HML2(M=B,Al,Ga,In;L=CO,CN)和FY(Y=CN,NC)形成的复合物进行优化,并采用aug-cc-pVTZ-pp基组对碘元素进行研究。HML2和FY形成两种复合物:HM(CN)2中M原子与FY中的Y原子结合形成HM(CN)2…YF复合物,HM(CO)2中M原子与FY中的F原子结合形成HM(CO)2…FY复合物。在HM(CN)2…YF复合物中,分子间作用力的强度较强,复合物间属于部分共价相互作用;在HM(CO)2-FY复合物中,分子间作用力的强度较弱,属于非共价相互作用。通过能量分解分析,HM(CN)2…YF复合物的交换能占据总吸引能的36-44%,HM(CO)2…FY复合物交换能占据总吸引能的42-47%。在两种复合物中,交换能在吸引能项中占的比例最大,因此贡献最大。通过对比HM(CN)2…FY和HM(CO)2…FY体系的相互作用能的绝对值,发现硼族元素更容易以电子受体的形式参与形成复合物,说明硼族元素的吸电子能力很强。3.采用M06-2X密度泛函理论,aug-cc-pVTZ基组对M3(M=B,Al,Ga)和XCN(X=Cl,Br,I)进行构型优化。通过两种单体的静电势值可以推测,M3三元环中心能与XCN的卤素位置形成相互作用。在M3…XCN复合物中,RCP…X相互作用非常弱,属于非共价相互作用。然而,对于A13…ICN,Ga3…ICN复合物,RCP…X作用属于部分共价相互作用。对M3(M=B,Al,Ga)单体进行σ-π分离,π电子只存在于M原子的周围,不存在于三元环中心上下部分,说明π电子对RCP…X相互作用的贡献非常小,因而RCP…X相互作用非常弱。