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PO2X…PX3/PH2X(X=F,Cl,Br,CH3,NH2)复合物中π-hole磷键作用的电子密度拓扑分析
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:河北师范大学化学与材料科学学院,河北省无机纳米材料重点实验室,石家庄050024
  • 相关基金:国家自然科学基金(21371045,21372062); 河北省自然科学基金(B2014205109); 河北省教育厅重点项目(ZD20131037,ZD20131053)资助
中文摘要:

磷键作为一种新型的分子键合力,因在晶体工程和超分子合成等方面的重要作用而越来越多地引起科研工作者的广泛关注。本文采用量子化学从头算和电子密度拓扑分析等方法,在MP2/aug-cc-pVTZ理论水平上,对PO_2X…PX_3和PO_2X…PH_2X(X=F,Cl,Br,CH_3,NH_2)π型复合物的结构和磷键性质进行了理论研究。研究表明:π-hole磷键复合物存在A和B两种稳定构型,分别以P…P和P…X磷键作用为主。分子中原子(AIM)、非共价作用(NCI)、电子定域函数(ELF)及适应性自然密度划分(AdNDP)分析表明,不同取代基对该类磷键作用的性质产生很大影响:当取代基为给电子基(CH_3,NH_2)时,磷键具有明显的共价作用特征;当取代基为吸电子基(F,Cl,Br)时,构型和取代基不同的磷键分别表现为非共价、部分共价或共价作用特征。自然键轨道(NBO)分析指出,分子间磷键的Wiberg键级的数值越大,磷键的共价性越强,磷键的作用强度越大。构型B的电荷转移主要是PX_3/PH_2X中X原子上的孤对电子转移到PO_2X中π*(P=O)反键空轨道。

英文摘要:

Acting as a molecular linker, the pnicogen bond plays an important role in crystal engineering and supramolecular synthesis. The structures and properties of π-hole pnicogen-bonded complexes PO_2X…PX_3 and PO_2X…PH_2X(X = F, Cl, Br, CH_3, NH_2) were investigated by ab initio MP2/aug-cc-pVTZ calculations and topological analyses of electron density. Two sets of π-hole pnicogen-bonded complexes were found on the potential surfaces. Type-A complexes have P…P and type-B ones have P…X pnicogen bonds. The atoms-inmolecules(AIM) theory, electron localization function(ELF) theory, noncovalent interaction(NCI) index method as well as the adaptive natural density partitioning(Ad NDP) approach were used to expand the nature of the interactions considered. The substituent groups strongly affect the properties of pnicogen bond interactions.Pnicogen bonds were covalent interactions for the electron-donating substituents(CH_3, NH_2), while they were noncovalent, partly covalent and covalent interactions when the substituents were electron-withdrawing groups.Natural bond orbital(NBO) analyses indicated that the larger the Wiberg bond order of the pnicogen-bonded interaction, the more covalent the bond and the greater its strength will be. In type-B conformations, charge transfer mainly occurs from an X lone pair of the PX_3/PH_2 X molecule to the π*(P=O) orbital of PO_2 X.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781