α卤化有机化合物的结构性质、天然键轨道、理论泛函计算(DFT)和能量
吉达市Seidy1*和Shahriar ghamamy1
http://dx.doi.org/10.12944/CWE.7.2.05
在本文中，优化的几何形状和频率的驻点和最小能量路径的C3.H2F4Br2采用基于lanl2dz基集的DFT (B3LYP)方法计算。B3LYP/ lanl2dz2的计算结果表明，一些选择的键长和键角值为C3.H2F4Br2。
光环氟烷烃，C3H2F4Br2，电子结构，计算，振动分析，B3LYP级
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张建军，张建军。α卤化有机化合物的结构性质、自然键轨道、理论泛函计算(DFT)和能量。生态学报，2012;7(2):221-226 DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.7.2.05
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张建军，张建军。α卤化有机化合物的结构性质、自然键轨道、理论泛函计算(DFT)和能量。生态学报，2012;7(2):221-226。可以从://www.a-i-l-s-a.com/?p=2779
介绍
有机卤素烷烃化合物或卤碳化合物是一种化学物质，其中一个或多个碳原子与一个或多个卤素原子(氟、氯、溴或碘- 17族)通过共价键连接，形成有机氟化合物、有机氯化合物、有机溴化合物和有机碘化合物。卤代氯是最常见的，被称为有机氯化物。许多合成有机化合物，如塑料聚合物和一些天然化合物，都含有卤素原子;它们被称为卤化化合物或有机卤素。有机氯化物是工业上最常用的有机卤化物，尽管其他有机卤化物通常用于有机合成。除了极其罕见的情况，有机卤化物不是生物产生的，但许多药物都是有机卤化物。有机卤素化合物在理论和工业上有广泛的应用[1-4]。卤代烃的常见用途是溶剂、农药、制冷剂、耐火油、弹性体、粘合剂和密封剂、电绝缘涂料、增塑剂和塑料的成分。许多卤代烃在工业上有特殊用途。一种卤素，三氯蔗糖，是一种甜味剂。 Many different data have been found about the structural properties of halo compounds, but they are insufficient and opposing in somewhere.The investigation of the structures and properties of the compound and similarities are interested. The structure has been confirmed by neutron diffraction studies and is justified by VSEPR theory [5-8]. During this study we report the optimized geometries, assignments and electronic structure calculations for the compound. The structure of the compound has been optimized by using the DFT (B3LYP) method with the LANL2DZbasis sets, using the Gaussian 09 program [9]. The comparison between theory and experiment is made. Density functional theorymethods were employed to determine the optimized structures of C3H2F4Br2and Initial calculations were performed at the DFT level and split- valence plus polarization LANL2DZbasis sets were used. Local minima were obtained by full geometrical optimization have all positive frequencies [10].
方法
所有计算均使用高斯09程序进行[11]。将优化后的结构参数用于高频和离散傅立叶变换水平的振动频率计算，将所有平稳点表征为最小值。谐波振动频率(ν)，单位厘米1和红外强度(单位公里/摩尔)在各自完全优化的几何结构上的水平相同。能量最小分子几何是通过最小化能量来确定的，相对于所有几何坐标，不施加任何对称约束。
结果 和讨论 分子性质
化合物的结构如图1所示。所有的计算都是使用高斯09程序进行的。通过优化几何形状确定了化合物的键和角的理论计算(表1)。表1的NBO分析和表2的NBO计算杂化报告。我们无法将键长和键角值的计算结果与实验数据进行比较。因为标题化合物的晶体结构目前还不清楚。B3LYP/ lanl2dz2计算结果表明(C1- f6) C3H2F4Br2和化合物1-2的键长值分别为1.3909 Å和1.3765 Å。和(C- br -)键长3.H2F4Br2化合物1-2分别为1.8031Åand 1.7727Å。烷基卤化物大多是致密的液体和固体，不溶于水。卤素都比碳具有更强的电负性这使得碳-卤素键成为一个极键带有少量正电荷(d +)在碳端
这个键和一个轻微的负电荷(d-)在卤素端。
碳卤键强度依次为C-F > C-Cl > C-Br > C-I，氟化烃的反应性较弱，这主要是由于C-F键强度较高。
结构的NBO研究
自然键轨道(NBOs)是一种局域化的少中心轨道，它描述了电子对在最佳紧致形式下的路易斯类分子键模式。更准确地说，nbo是一组标准正交的局域“最大占位”轨道，其前导N/2个成员(或N开壳情况下的成员)给出了可能最准确的总能级的路易斯类描述N电子密度。该分析是通过检查“填充”(供体)lewis型nbo和“空”(受体)非lewis nbo之间所有可能的相互作用，并通过二阶摄动理论估计它们的能量重要性来进行的。由于这些相互作用导致理想路易斯结构的局域非刘易斯轨道的占位(从而偏离理想路易斯结构描述)，因此它们被称为对零阶自然路易斯结构的“离域”修正。利用Gaussian09实现的自然键轨道(NBO)模块计算了自然电荷。NBO计算杂交是我们研究的重要参数。这些数量是从NBO人口分析得出的。前者提供了一个更接近经典路易斯结构的轨道图。在B3LYP方法和理论的LANL2DZ水平上计算了涉及选定键杂化的NBO分析(表2)。
这些数据显示了配体原子与中心金属原子之间的电子超共轭。这些共轭关系建立在p-d π键的基础上。NBO计算了C的杂化3.H2F4Br2表明所有的配合物都有SPX杂化和非平面构型。这些分子的总杂化是SPX结构证实了这一点。键杂化量显示中心原子角相等(表2)显示八面体和VSEPR结构的畸变，并确认与VSEPR结构的偏差。在C3H2F4Br2孤对位于溴原子上，C-F键杂化轨道明显离域。的确，在相互作用中，能量从电荷转移sc3.H2F4Br2复合体证实了上述观点，在C的平均值中3.H2F4Br2预测了最大相互作用能(表3)。
前沿分子轨道
最高已占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)是参与化学稳定性的主要轨道。HOMO代表提供电子的能力，LUMO作为电子受体代表获得电子的能力。HOMO和LUMO能量采用B3LYP/LANL2DZ方法计算[12]。这种电子吸收对应于从基态到第一激发态的跃迁，主要由来自最高占据分子或轨道(LUMO)的一个电子激发来描述。因此，HOMO的能量与电离势直接相关，而LUMO的能量与电子亲和力直接相关。HOMO轨道和LUMO轨道之间的能量差称为能隙，是结构的重要稳定性。此外，最高已占据分子轨道(HOMOs)和最低未占据分子轨道(LUMOs)的三维图如图2所示。在LANL2DZ处也计算了HOMO-LUMO能量，其值分别列于图2中。
结论
在本研究中，我们对两种感兴趣的光晕有机化合物进行了理论研究。本文采用基于lanl2dz基集的DFT (B3LYP)方法计算了驻点和最小能量路径的优化几何形状和频率。B3LYP/LANL2DZ计算结果表明，一些选择的键长和键角值为C3.H2F4Br2。
确认
我们感谢伊玛目霍梅尼国际大学研究理事会的资助，资助号751387-91。
参考文献
有机卤素烷烃化合物或卤碳化合物是一种化学物质，其中一个或多个碳原子与一个或多个卤素原子(氟、氯、溴或碘- 17族)通过共价键连接，形成有机氟化合物、有机氯化合物、有机溴化合物和有机碘化合物。卤代氯是最常见的，被称为有机氯化物。许多合成有机化合物，如塑料聚合物和一些天然化合物，都含有卤素原子;它们被称为卤化化合物或有机卤素。有机氯化物是工业上最常用的有机卤化物，尽管其他有机卤化物通常用于有机合成。除了极其罕见的情况，有机卤化物不是生物产生的，但许多药物都是有机卤化物。有机卤素化合物在理论和工业上有广泛的应用[1-4]。卤代烃的常见用途是溶剂、农药、制冷剂、耐火油、弹性体、粘合剂和密封剂、电绝缘涂料、增塑剂和塑料的成分。许多卤代烃在工业上有特殊用途。一种卤素，三氯蔗糖，是一种甜味剂。 Many different data have been found about the structural properties of halo compounds, but they are insufficient and opposing in somewhere.The investigation of the structures and properties of the compound and similarities are interested. The structure has been confirmed by neutron diffraction studies and is justified by VSEPR theory [5-8]. During this study we report the optimized geometries, assignments and electronic structure calculations for the compound. The structure of the compound has been optimized by using the DFT (B3LYP) method with the LANL2DZbasis sets, using the Gaussian 09 program [9]. The comparison between theory and experiment is made. Density functional theorymethods were employed to determine the optimized structures of C3H2F4Br2and Initial calculations were performed at the DFT level and split- valence plus polarization LANL2DZbasis sets were used. Local minima were obtained by full geometrical optimization have all positive frequencies [10].
方法
所有计算均使用高斯09程序进行[11]。将优化后的结构参数用于高频和离散傅立叶变换水平的振动频率计算，将所有平稳点表征为最小值。谐波振动频率(ν)，单位厘米1和红外强度(单位公里/摩尔)在各自完全优化的几何结构上的水平相同。能量最小分子几何是通过最小化能量来确定的，相对于所有几何坐标，不施加任何对称约束。
结果 和讨论 分子性质
化合物的结构如图1所示。所有的计算都是使用高斯09程序进行的。通过优化几何形状确定了化合物的键和角的理论计算(表1)。表1的NBO分析和表2的NBO计算杂化报告。我们无法将键长和键角值的计算结果与实验数据进行比较。因为标题化合物的晶体结构目前还不清楚。B3LYP/ lanl2dz2计算结果表明(C1- f6) C3H2F4Br2和化合物1-2的键长值分别为1.3909 Å和1.3765 Å。和(C- br -)键长3.H2F4Br2化合物1-2分别为1.8031Åand 1.7727Å。烷基卤化物大多是致密的液体和固体，不溶于水。卤素都比碳具有更强的电负性这使得碳-卤素键成为一个极键带有少量正电荷(d +)在碳端
这个键和一个轻微的负电荷(d-)在卤素端。
碳卤键强度依次为C-F > C-Cl > C-Br > C-I，氟化烃的反应性较弱，这主要是由于C-F键强度较高。
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表1:对C3H2F4Br2优化的几何参数，部分选择的键长(Å)和角度(°C) 点击这里查看表格 |
结构的NBO研究
自然键轨道(NBOs)是一种局域化的少中心轨道，它描述了电子对在最佳紧致形式下的路易斯类分子键模式。更准确地说，nbo是一组标准正交的局域“最大占位”轨道，其前导N/2个成员(或N开壳情况下的成员)给出了可能最准确的总能级的路易斯类描述N电子密度。该分析是通过检查“填充”(供体)lewis型nbo和“空”(受体)非lewis nbo之间所有可能的相互作用，并通过二阶摄动理论估计它们的能量重要性来进行的。由于这些相互作用导致理想路易斯结构的局域非刘易斯轨道的占位(从而偏离理想路易斯结构描述)，因此它们被称为对零阶自然路易斯结构的“离域”修正。利用Gaussian09实现的自然键轨道(NBO)模块计算了自然电荷。NBO计算杂交是我们研究的重要参数。这些数量是从NBO人口分析得出的。前者提供了一个更接近经典路易斯结构的轨道图。在B3LYP方法和理论的LANL2DZ水平上计算了涉及选定键杂化的NBO分析(表2)。
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表2:NBO计算杂交结果 (B3LYP / LANL2DZ C3H2F4Br2) 点击这里查看表格 |
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表3:(1)C3H2F4Br2 (2) a超共轭相互作用的平均能量(稳定能)在NBO基下Fock矩阵的二阶摄动理论分析;b供体和受体i和j NBO轨道的能差;cf (i, j)是介于i和jnbo之间的Fock矩阵元素 点击这里查看表格 |
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图1:C3H2F4Br2的结构示意图 点击此处查看图 |
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图2:前沿分子的原子轨道 轨道为C3H2F4Br2 B3LYP/6-311水平的理论 点击此处查看图 |
这些数据显示了配体原子与中心金属原子之间的电子超共轭。这些共轭关系建立在p-d π键的基础上。NBO计算了C的杂化3.H2F4Br2表明所有的配合物都有SPX杂化和非平面构型。这些分子的总杂化是SPX结构证实了这一点。键杂化量显示中心原子角相等(表2)显示八面体和VSEPR结构的畸变，并确认与VSEPR结构的偏差。在C3H2F4Br2孤对位于溴原子上，C-F键杂化轨道明显离域。的确，在相互作用中，能量从电荷转移sc3.H2F4Br2复合体证实了上述观点，在C的平均值中3.H2F4Br2预测了最大相互作用能(表3)。
前沿分子轨道
最高已占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)是参与化学稳定性的主要轨道。HOMO代表提供电子的能力，LUMO作为电子受体代表获得电子的能力。HOMO和LUMO能量采用B3LYP/LANL2DZ方法计算[12]。这种电子吸收对应于从基态到第一激发态的跃迁，主要由来自最高占据分子或轨道(LUMO)的一个电子激发来描述。因此，HOMO的能量与电离势直接相关，而LUMO的能量与电子亲和力直接相关。HOMO轨道和LUMO轨道之间的能量差称为能隙，是结构的重要稳定性。此外，最高已占据分子轨道(HOMOs)和最低未占据分子轨道(LUMOs)的三维图如图2所示。在LANL2DZ处也计算了HOMO-LUMO能量，其值分别列于图2中。
结论
在本研究中，我们对两种感兴趣的光晕有机化合物进行了理论研究。本文采用基于lanl2dz基集的DFT (B3LYP)方法计算了驻点和最小能量路径的优化几何形状和频率。B3LYP/LANL2DZ计算结果表明，一些选择的键长和键角值为C3.H2F4Br2。
确认
我们感谢伊玛目霍梅尼国际大学研究理事会的资助，资助号751387-91。
参考文献
- ghamamy, Sh.， Z. Anvarnia, M. Jafari, K. Mehrani, H. Tavakol, Z. Javanshir和G. Rezaeibehbahani, 2009。两种新型碘(C)络合物的合成与表征4H9）4N(我2Br)-和(C4H9）4N(我2Br)-以及它们结构的理论计算。化学，8: 299 - 306。http://dx.doi.org/10.1080/10241220903377481
- beck, A. D. 1993密度-功能热化学。3精确交换的作用。j .化学。理论物理,98: 5648 - 5652。http://dx.doi.org/10.1063/1.464913
- Sundaraganesan, N.和S. Ilakiamani, 2007。用从头算和密度泛函理论分析3,4 -二甲基苯甲醛结构的振动光谱研究。光谱化学学报A辑;68: 680 - 687。http://dx.doi.org/10.1016/j.saa.2006.12.046
- 刘易斯，D. F. V.， C.约安尼德斯和D. V.帕克，1994。一系列腈与醇诱导P450异构体的相互作用:构效关系的计算机分析。Xenobiotica,24: 401 - 408。http://dx.doi.org/10.3109/00498259409043243
- 拉尔夫，G. 1992。化学硬度和电子化学势chimica学报,198: 781 - 786。
- 弗莱明，1976。前沿轨道与有机化学反应，Wiley，伦敦，第125页。
- 张伟，张德培，2006。氟的合成应用。四面体62: 11837 - 11865。http://dx.doi.org/10.1016/j.tet.2006.08.051
- 王海华，赵玉英，王志强，2005。赵军，赵建军，赵建军，张建军，张建军，张建军。Fe2S2Cl42-和Fe2S2Cl42-的振动穆斯堡尔光谱分析。Inorg。化学,44: 5562 - 5570。http://dx.doi.org/10.1021/ic0482584
- Vrajmasu, V. V.， E. Mu¨nick, E. L. Bominaar, 2004。四硫腙铁(II)配合物中Jahn−Teller畸变的理论分析。Inorg。化学,43: 4862 - 4866。http://dx.doi.org/10.1021/ic0400484
- ghamamy, Sh.， K. Mehrani, S. Rostamzadehmansor, and H. Sahebalzamani, 2011。三种新型四卤代高铁酸盐(III)配合物结构和振动谱的密度泛函理论研究。自然科学,3., 683 - 688。http://dx.doi.org/10.4236/ns.2011.38091
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