离子对型卤键与传统卤键的对比——基于卤代咪唑离子液体的理论研究

【作者】 张少泽； 徐金乔； 卢运祥； 彭昌军；

【机构】 华东理工大学；

【摘要】 近年来卤代咪唑离子液体引起了人们的关注。我们采用M06-2X和B3LYP方法,以一系列基于咪唑分子的复合物为研究对象,对三种不同类型的卤键作用(离子对型卤键、电荷辅助卤键和中性卤键)进行了计算。结果表明,尽管离子对型卤键远强于其它两类卤键,但是却具有相似的结构和能量特征。分子中的原子(AIM)分析显示,大多数离子对型卤键表现出一定程度的共价性质,而其余两种卤键则为弱的静电作用。能量分解分析(EDA)表明,离子对型卤键的吸引作用由静电力主导,而色散力的贡献则很小。与之不同,在中性卤键中,静电力与色散力的贡献几乎相当。值得注意的是,诱导作用(对应于电荷转移及轨道相互作用)在离子对型卤键和电荷辅助的卤键中也起到重要作用。根据离子对卤键由静电作用主导的这一本质,可以通过向给体离子引入吸/给电子基团来调控离子对的强度从而设计不同功能的离子液体。根据计算结果,氯代咪唑阳离子与阴离子之间的作用力较弱,因此可以把氯代咪唑阳离子作为模板结构来设计新型的室温卤代咪唑类离子液体。最后,通过剑桥结构数据库(CSD)搜索得到了一系列在晶体中的离子对型卤键,发现这些固相的卤键有很好线性。我们希望这些结果能够指导设计新型的功能化卤代咪唑离子液体。更多还原