键离子性与键长的计算

一、引言键长是分子结构的一个重要参数,对于化学键键长实验和计算,前人已做了许多工作。但键长和物质结构及性能的关系,各类无机物、有     

有机化学中几个键参数的讨论

有机化学中几个键参数的讨论周文富，赖文忠（福建三明师专化学系３６５００４）有机化学中共价键的一些重要属性，如键能、键长等。这些属性是判断有机分子结构和性质的重要参数；近年已引起不少学者的相继讨论￣［１－４］。有些教科书和文献在理论上提法的准确性不够。...     

分子间的非共价相互作用：σ-穴键和π-穴键

第四到第七主族元素以及惰性气体元素可以作为电子受体位点形成分子间吸引性的非共价键合作用。这些电子受体位点,即缺电子密度的位点,大多情况下具有正的分子表面静电势,可以将其分为2类。沿着σ共价键键轴延伸方向原子的外围中心具有正的分子表面静电势的区域称之为σ-穴。而垂直于分子σ-骨架平面具有正的分子表面静电势区域称之为π-穴。σ-穴和π-穴与富电性位点之间吸引性的相互作用分别称之为σ-穴键和π-穴键。σ-穴键倾向于180°,而π-穴键倾向于90°。按照元素周期表族的名称,σ-穴键又分为碳素键、氮素键、氧素键、卤键、惰素键等。可见流行的卤键只是σ-穴键的一个子集。π-穴键分类显得复杂些,可简单分为单原子和多原子π-穴键。     

基于铁催化的C-H键活化构建C-C键的研究进展

过渡金属催化的C-H键活化及在此基础上的C-C键形成的反应因其高原子经济性和高效的合成效率而备受人们的关注.铁元素具有含量丰富、廉价、易得、环境友好等优点,在催化反应中得到了越来越广泛的应用.近几年来,人们关于Fe催化的C-H键活化构建C-C键反应的研究也取得了一定的进展.本文对铁催化的C-H键活化构建C-C键的最新研究进展作了综述,并且按照铁催化剂的不同价态进行了分类归纳,也对催化机理进行了阐述与总结.     

铁的单核羰基络合物键能和成键特性的研究

通过电荷自洽叠代的ＥＨＭＯ量子化学计算,求得Ｆｅ（ＣＯ）５,ＰＸ５（Ｘ＝Ｆ,Ｃｌ）及Ｆｅ（ＣＯ）４Ｈ２分子的键能ＥＡＢ并分析它与键强度的关系,解释了Ｆｅ（ＣＯ）５分子中键长长的Ｆｅ－Ｃ键其键强度反而比键长短的Ｆｅ－Ｃ键强,Ｆｅ（ＣＯ）５和Ｆｅ（ＣＯ）４Ｈ２中Ｃ－Ｏ键键长相等,但键强度又不一样的“反常”现象     

钨氧键价参数的研究

根据键价理论中的指数方程s_ij=exp[(R_o-r_ij)/B],利用晶体结构报告中不同氧化态n的329个W-O键长数据,选取不同的B值对键价参数R₀进行了拟合,建立了一系列R₀-n线性方程,并进而得到与W氧化态无关的键价参数R₀=0.1896 nm和B=0.028nm.与文献数据比较,本文拟合的键价参数取得了较好的键价和计算结果,讨论了几个应用的实例.     

孤对键弱化效应研究

在H_2O_2、N_2H_4、F_2分子中,O—O、N—N、F—F键的键长分别是0.148、0.148、0.144nm,虽比C_2H_6分子中的C—C键(0.154nm)短,但其σ键键能分别是146、160、155kJ/mol,却比C—C键能(365 kJ/mol)小约2.5倍,通常称这类原子的单键键能的反常现象为“孤对键弱化效应”。传统观点认为,半径很小的N、O、F等在化合时必须相当接近才能键合,孤对电子的排斥作用阻止了其相互接近,削弱了键能,降低了键的稳定性。显然,将这种削弱效应考虑为原子间效应是不合理的。本文用键参数图解法对“孤对键弱化效应”提出了合理的解释。     

多重键的研究进展

多重键是化学键的一个基本概念。元素周期表中的主族元素最多能形成三重键,主族元素轻原子如C、N和O等能形成稳定的二重键和三重键,而主族元素重原子由于Pauli排斥作用很难形成多重键。后来合成了含有p区重元素同原子或杂原子双键化合物。p区重主族元素形成三重键更加困难,因为其活性太高。最近合成、分离和表征了一个稳定的含有Si≡Si三重键的二硅炔化合物。对过渡金属-过渡金属的相互作用实验和理论研究发现了四重键、五重键甚至是六重键,主要是因为d轨道和f轨道参加了成键。锕系元素同原子间最高能形成六重键。     

C-H键选择性直接电氧化研究

C-H键是有机化合物中最基本的化学键,C-H键的活化和直接转化避免了反应物的预先官能化,是最终实现烷烃类化合物转化为不同种类有机化合物最直接、高效的转换方式,通过C-H键构建C-X键（X=O、C、N）是非常重要和具有挑战性的研究. C-H键直接电氧化活化过程中以“电子”参与反应,不需要加入额外的催化剂,并可通过选择合适的电极材料、支持电解质、溶剂和反应温度,通过恒电流或者恒电位电解,进行具有特定的反应选择性和区域选择性的C-H键电氧化活化,从而获得含其他活性基团的目标产物.     

直键与弯键的对称性判据

一穹键的提出人们认为,杂化轨道(HAO)角函数的最大值方向(亦即HAO的方向)指向与之键合的原子,这样形成的化学键称为“直键”。但环丙烷分子中的三个碳原子构成三元环,有60°的键角。而任意两个正交的S-P杂化轨道之间的夹角θ都不可能小于90°,因而形成C-C键的HAO,不可能指向键合原子,环上的C-C键不可能是直键,而是“弯键”(BentBond)。通常,人们认为张力分子环上的键是弯键,其他的键为直键。     

Molecular Tailoring Approach for the Estimation of Intramolecular Hydrogen Bond Energy

Hydrogen bonds (HBs) play a crucial role in many physicochemical and biological processes. Theoretical methods can reliably estimate the intermolecular HB energies. However, the methods for the quantification of intramolecular HB (IHB) energy available in the literature are mostly empirical or indirect and limited only to evaluating the energy of a single HB. During the past decade, the authors have developed a direct procedure for the IHB energy estimation based on the molecular tailoring approach (MTA), a fragmentation method. This MTA-based method can yield a reliable estimate of individual IHB energy in a system containing multiple H-bonds. After explaining and illustrating the methodology of MTA, we present its use for the IHB energy estimation in molecules and clusters. We also discuss the use of this method by other researchers as a standard, state-of-the-art method for estimating IHB energy as well as those of other noncovalent interactions.     

分子间弱相互作用的计算——构建氢键、卤键势能面

介绍一个面向大三下学期本科生的计算化学实验。通过量子化学计算对比研究两种分子间弱相互作用——氢键和卤键的势能面,使学生对势能面的概念及两种弱相互作用的区别有一定的直观认识。通过实际上机操作,初步了解Gaussian、Gaussview及Origin等计算化学相关软件的使用,并深入理解结构化学及计算化学课程中所学的理论知识。     

Sm2Fe17N3晶体的价电子结构分析和结合能、最强键能计算

由EET理论直接建立了Sm2Fe17N3晶体的价电子结构,同时计算并筛选了晶体的结合能和最强键能,分别为EC^0=14716.8±13.7kJ·mol^-1和Eα=110.1311 kJ·mol^-1。分析计算结果表明:Sm2Fe17N3晶体内共价电子数主要分布在12对由Fe(c1),Fe(c2)和Fe(c3)参与形成的最强键能的键上,由这3种Fe晶位原子形成的共价键键距普遍小于0.3 nm,共价键较强对晶体结合能作主要贡献;并且其结合能相比Sm2Fe17晶体的小得多,解释了Sm2Fe17合金在低温和非真空状态条件下易氧化而经过渗氮后得到的Sm2Fe17N3则表现出常温下结构稳定、化学性能好的特性;计算出N原子参与形成的成键原子对的理论键能值普遍在1 kJ·mol^-1左右,反映出Sm2Fe17N3化合物内在渗氮特性,分析了制备钐铁氮永磁材料过程中Sm2Fe17合金较低温渗氮难、渗氮不稳定和渗氮不均匀的缺陷。     

有效主量子数拓扑指数与分子总键能和晶格能的关系

作者定义ＡｊＢｋ分子的有效主量子数拓扑指数（Ｐ）为：Ｐ＝∑（ｎＡ·ｎＢ）－０．５。它与化合物的总键能（ΔＥ）、晶格能（Ｕ）呈现高度相关性,其直线回归方程为：ΔＥ＝－２８．４５１８＋１１１７．８９８Ｐ,Ｒ＝０．９３５４Ｕ＝１９６．６７０３＋１６６５．６２６６Ｐ,Ｒ＝０．９８８２用它预测ΔＥ、Ｕ,估算值与实验值基本吻合     

An Electrostatic Bond Energy Model for Enthalpies of Formation of Chloroalkanes in Gaseous States

An electrostatic bond energy model is formulated to fit the enthalpies of formation and dipole moments of the alkanes and chloroalkanes. In this model, the charge distributions are calculated by an electrostatic approach similar to the "MSE" method, and the enthalpy of formation of a molecule is the sum of the bond energy terms plus the electrostatic energy of the interactions between the charges on all atoms. All parameters of this model are obtained by parameterization. The calculated dipole moments for 13 chloroalkanes and enthalpies of formation for 19 alkanes and non-geminal chloroalkanes agree with the determined values very well. To calculate the enthalpies of formation of geminal chloroalkanes, a correction mainly attributed to the van der Waals interactions in the geminal substituted group, about 24 kJ/mol per pair of geminal chlorine atoms, is introduced.     

芳香胺类化合物N—H键离解能的定量构效关系研究

基于启发式方法(HM)和BP人工神经网络方法建立了5个参数的定量结构性质关系(QSPR)模型, 用于预测80个芳香胺类化合物N—H键的键离解能(BDE). 通过两种方法分别建立了线性和非线性的QSPR模型, 相关系数R分别为0.823和0.976. 通过对模型的稳定性和预测能力进行比较, 发现BP人工神经网络方法能够更好地预测芳香胺类化合物N—H键的BDE值.     

Nature of the Hydrogen Bond Enhanced Halogen Bond

The factors responsible for the enhancement of the halogen bond by an adjacent hydrogen bond have been quantitatively explored by means of state-of-the-art computational methods. It is found that the strength of a halogen bond is enhanced by ca. 3 kcal/mol when the halogen donor simultaneously operates as a halogen bond donor and a hydrogen bond acceptor. This enhancement is the result of both stronger electrostatic and orbital interactions between the XB donor and the XB acceptor, which indicates a significant degree of covalency in these halogen bonds. In addition, the halogen bond strength can be easily tuned by modifying the electron density of the aryl group of the XB donor as well as the acidity of the hydrogen atoms responsible for the hydrogen bond.     

Bond paths as privileged exchange channels

Evidence that the bond paths of the quantum theory of atoms-in-molecules (QTAIM) signal preferred quantum-mechanical exchange channels is presented. We show how bond paths between an atom A and the atoms B in its environment appear to be determined by competition among the A-B exchange-correlation energies that always contribute to stabilize the A-B interactions. These pairwise additive stabilizations depend neither on the attractive or repulsive nature of the classical electrostatic interaction between the atoms' charge densities, nor on the change in the self energies of the atoms involved. These other terms may well cause an overall molecular-energy increase in spite of a possibly large A-B exchange-correlation stabilization. After our proposal, bond paths, both at and out of equilibrium geometries, are endowed with a specific energetic meaning that should contribute to reconcile the orthodox QTAIM interpretation with other widely accepted views, and to settle recent controversies questioning the meaning of hydrogen-hydrogen bonding and the nature of the so-called "steric interactions", the role of bond paths in endohedral complexes, and the generality of the results provided by the QTAIM. Implications for the nature of more general closed-shell interactions are also briefly discussed.