π-hole tetrel键对几种弱化学键影响的理论分析

【作者】 王丽娟； 张雪英；

【机构】 河北师范大学化学与材料科学学院；

【摘要】 作为非共价相互作用中常见的氢键和卤键,在化学、物理和生物化学过程中发挥着重要作用。研究表明在第Ⅳ-Ⅵ主族原子上存在σ-hole/π-hole区域,可与路易斯碱形成与卤键相似的tetrel键1、磷键和硫键。这些弱化学键之间存在着协同作用,协同作用在药物化学、生物化学、分子自组装以及晶体工程等领域有着广泛应用2。在F2ZO(Z=C、Si、Ge、Sn)分子中,Z原子附近存在π-hole路易斯酸位点,可与电子给体形成tetrel键;同时在O原子附近有负的静电势区域,可与电子受体形成氢键、卤键等弱化学键。本文在MP2/aug-cc-pvdz理论水平上研究了F2ZO形成的π-hole tetrel键的性质,以及不同强度的tetrel键对氢键的影响情况。进一步研究了F2SiO与HCN形成的tetrel键对几种弱化学键(氢键、卤键、磷键和tetrel键)以及不同强度弱键的影响,从键能、电子密度拓扑性质及自然轨道分析等角度分析了π-hole tetrel键对弱键的作用。计算结果表明上述研究体系中,tetrel键使几种弱化学键的电子密度值变大,电荷转移量增加,相互作用增强,表现为正协同效应。更多还原