酰胺及五唑离子与电荷受体相互作用的密度泛函研究

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本文主要运用密度泛函(DFT)方法,分别在6-311++G**,Lanz2dz和(7s6p5d)/[5s4psd]基组水平上研究了酰胺分子-氯代甲烷分子间弱相互作用和五唑离子与轻质稀土离子以及La系稀土离子之间的相互作用。从作用机制上分析了分子间弱相互作用以及离子-离子之间相互作用的特点。酰胺-氯代甲烷分子间作用体系以及五唑离子-稀土离子间相互作用体系中,电荷转移是最显著的特点。计算结果显示,酰胺分子与氯代甲烷分子可以形成稳定的相互作用体系,复合物中,以氯仿与酰胺作用体系最稳定。酰胺分子与氯代甲烷分子结合形成稳定复合物,主要靠电荷转移形成弱的氢键相互作用来维持其稳定性。其中DMA-HCCl3复合物在所有酰胺-氯代甲烷复合物中是最稳定的。而甲烷与四氯化碳由于很难接受外来电子,与酰胺不能形成稳定复合物。五唑离子与稀土离子的相互作用,本质上也是由于富电子配体与金属离子之间的电荷转移,从而引起金属离子与配体的电子轨道之间相互重叠而形成的,电荷转移是此相互作用的最主要特点。稀土离子可以与五唑离子形相对稳定的络合物,并且以Sc,Ce最容易与五唑离子形成稳定络合物。1:1形式络合物中,金属离子电子为单重态,体系稳定性不好,它有进一步形成含有更多配体的高价金属络合物的趋势;1:2络合物中,Sc和Ce与五唑离子形成的1:2络合物中都是以平面式络合物最稳定。五唑离子与稀土离子相互作用可以形成相对稳定的高能络合物。总体上看,给体-受体之间的电荷转移相互作用对于维持相互作用体系的稳定性起到了重要作用;NBO分析结果也说明在相互作用体系中,电子给体轨道与电子受体轨道之间的相互作用(即电荷转移相互作用)对于维持相互作用体系的稳定都起着非常重要的作用;但是电荷转移相互作用不能完全决定相互作用体系的稳定性。
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