《PhXF3形成tetrel bond的作用機制及其在晶體工程中的套用》是依託煙臺大學，由李慶忠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：PhXF3形成tetrel bond的作用機制及其在晶體工程中的套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李慶忠
- 依託單位：煙臺大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Tetrel bond作用在化學反應、晶體材料和分子識別等領域有著潛在套用前景，最近成為分子間相互作用研究的一個熱點。鑒於芳香環和XF3（X = C和Si）基團在材料、藥物和生物體系中大量存在，故本課題研究PhXF3作為Lewis酸形成的tetrel bond。本項目重點解決四個科學問題：研究tetrel bond作用的合適理論計算方法；tetrel bond在溶液中存在的光譜證據；tetrel bond作用的結構、性質、本質和規律，特別是競爭和協同性；利用tetrel bond合成新型晶體材料。通過本項目研究，不僅揭示PhXF3形成tetrel bond的作用機制，拓展二維紅外相關光譜和超額紅外光譜在tetrel bond中的套用，而且將tetrel bond作用套用到晶體工程中，為分子間相互作用在晶體工程領域中的套用注入新活力並提供新思路。因此，本項目研究具有重要的科學意義和套用價值。
結題摘要
Tetrel bond是一種新型分子間相互作用，其在化學反應、晶體材料和分子識別等領域有著潛在套用前景。我們對比了不同理論計算方法，確定MP2/aug-cc-pVTZ方法較為適合研究tetrel bond。我們提出幾種新型tetrel bond，比如假鹵離子tetrel bond、卡賓tetrel bond和π-π tetrel bond。我們研究了不同電子給體如乙炔及其衍生物、H3ZO (Z=N, P, As)、氰基乙醛、甲脒、H2CX (X = O, S, Se)、1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷、6-OTX3-富烯、無機苯等形成的tetrel-bonded複合物，並表征了其結構、性質、作用能和本質。我們研究了雜化、取代和溶劑化對tetrel bond的影響，發現按照NCH(sp)小於 NHCH2(sp2) 小於 NH3(sp3)雜化順序增強tetrel bond，電子給體中的給電子基團增強tetrel bond，溶劑的極性增加也會增強tetrel bond。質子化也對H+–PyTX3和H+–furanTF3 (T = C, Si, Ge; X = F, Cl)和NH3間的作用產生顯著影響，其不僅影響作用類型和強度，而且對作用順序和本質也產生影響。我們研究了幾個典型體系中tetrel bond與其他類型作用的競爭關係，比如二甲基亞碸與TF3X (T = C和Si; X = 鹵原子)體系間的tetrel bond和鹵鍵，HArF與TH3X (T = C和Si; X = F, Cl, Br, I)體系間的氫鍵、鹵鍵和tetrel bond。最後我們研究了假鹵離子tetrel bond在SN2反應中可能起的作用，發現其在反應初始階段以及反應結束階段分別起著前驅體和後驅體的作用。當F2TO的T原子與丙二醛的羥基氧或羰基氧形成T•••O tetrel bond時，其可以增強和減弱丙二醛中的分子內氫鍵，進而促進或阻止分子內質子轉移，這種效應對F2SiO特別明顯。與此不同地是，F2TO的T原子只能與甘氨酸的羰基氧生成T•••O tetrel bond且增強分子內氫鍵，當其作用能超過280 kJ/mol時也可引起質子轉移。
