用分子形貌理论探讨杂环化合物的键长极化率和芳香性.PDF

中国科学: 化学 2016 年 第46 卷 第1 期: 1 ~ 13 《中国科学》杂志社 SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS 论 文 庆祝黎乐民院士80 华诞专刊 用分子形貌理论探讨杂环化合物的键长、极化率 和芳香性 * * 赵东霞 , 李丹慧, 隋明航, 朱尊伟, 杨忠志 辽宁师范大学化学化工学院, 大连 116029 *通讯作者, E-mail: zhaodx@; zzyang@ 收稿日期: 2015-07-31; 接受日期: 2015-11-05 doi: 10.1360/N032015-00153 摘要 本文使用 MELD 精密从头计算中的 CISD/3-21+G(d,p)方法, 计算杂环 关键词 化合物的单电子所受到的作用势(PAEM)和分子形貌(MF), 探讨这些分子的化 分子形貌 分子单电子作用势杂环化合物 学键的单电子势垒(Dpb)与各自相应的化学键的键长的关系, 得出化学键的单电 化学键键长 子势垒可以用来表征化学键的强弱; 探讨这些分子的杂环内的单电子势垒(Dpr) 极化率 与分子极化率的关系, 可知该势垒可以描述分子的变形性; 绘出杂环化合物的 芳香性 分子形貌, 计算垂直于分子平面方向上的边界轮廓界面的电子密度, 探讨该分 子界面电子密度的均匀度与杂环化合物芳香性的关系, 进而为杂环芳香化合物 的芳香性提出一个定量的标度. 1 引言 貌[12,13] . 在这个量子化学理论模型中, 原子、离子和 分子界面, 是电子运动的经典转折点, 其内部为电子 分子大小和表面积、体积、界面特征指标等对其 运动的经典允许区域, 而其外部为电子运动的经典 微观性质具有决定性的意义, 是科学中重要的基本 禁阻区域. 分子形貌是新概念, 对一个分子是唯一定 概念. 因此, 对分子形状和大小的研究一直备受化学 义的, 像身份证, 不仅描绘了分子的形状和大小, 同 [1~4] 家的重视 . 时展示了分子边界面上的电子密度分布, 指示其物 在大量论著中, 都使用范德华(van der Waals) 圆 理化学特性, 有形有貌. 使用该方法, 获得和研究了 球和等电子密度界面两种模型描写分子的形状和大 一些无机、有机和生物小分子的分子形貌[12,14~ 18], 研 小. 经验的球棒模型或原子球融合模型中的 van der 究和探讨了一些反应, 包括 H+H[14] 、H+F[19] 、F+ Waals 半径是经验性的, 而量子力学的等电子密度模 C H [20] 、SN (C 和 Si)[21,22] 、烯烃+ 卤化氢的马氏和 2 4 2 [5