本文主要研究内容
作者吴俊天（2019）在《卤键调控二维自组装结构的STM研究及其计算模拟》一文中研究指出：卤键,与氢键类似,是一种静电吸引作用。卤键具有极强的方向性和特异性,在三维晶体工程、药物设计以及有机发光材料等领域得到了广泛的研究。分子自组装是分子通过非共价相互作用形成有序结构的过程,将卤键引入到自组装研究中对设计复杂结构和制备功能性器件具有重要的意义。因此,我们设计合成了两种溴取代的有机分子,从二维分子自组装和理论计算的角度研究卤键的本质及其成键机理。研究发现通过分子结构的合理设计能够构筑不同类型的卤键,从而诱导和调控了分子自组装结构的形成与转变。本论文利用扫描隧道显微镜(STM)研究了溴代水杨酸衍生物和溴十六烷在石墨表面的主客体自组装行为;使用密度泛函理论(DFT)和分子中原子量子理论(QTAIM)揭示了卤键及其他分子间作用力诱导不同主客体组装结构形成的机理;合成了具有大共轭平面结构的噻吩并菲衍生物,采用STM系统地研究了其在液固界面的二维自组装结构,首次在石墨表面通过C–Br···π卤键构筑二维分子自组装结构。本学位论文的主要工作概述如下:(1)我们设计合成了溴代水杨酸衍生物5-BHDB分子,研究了该分子与溴代十六烷(1-BH)卤键诱导主客体自组装结构。高浓度下,5-BHDB/1-BH分子自组装形成双线型结构。低浓度下,5-BHDB/1-BH自组装结构出现溶剂效应。在辛酸中,自组装结构为双线型结构;在辛苯中,由于溶剂共吸附形成双线型结构;在十四烷和十五烷中,自组装结构为波浪形结构;在癸烷中,自组装结构为单条列线型结构。随着扫描的进行,波浪形结构和单条列线型结构均会转变为双线型结构,说明双线型结构为热力学稳定结构。经过图像分析和模型搭建,我们发现主客体分子间C–Br···O=C卤键决定了自组装结构的形成,溶剂共吸附诱导了结构的转变。(2)为了进一步了解卤键在诱导主客体自组装结构产生的作用,我们使用Gaussian09软件对几种结构单元进行结构优化和结合能计算。结果表明,双线型结构中组装单元的结合能最低,这解释了为什么波浪形结构和单条列线型结构最终会转变为双线型结构。我们对各种结构单元进行了QTAIM分析,得出主客体相互作用形成的分子间C–Br···O卤键电荷密度最大,卤键最强,说明C–Br···O=C卤键是诱导自组装结构形成和结构转变的主要驱动力。其他键关键点处的拓扑参数以及几种结构单元的二维变形电荷密度分布揭示了卤键为闭壳层相互作用的本质。(3)我们合成了噻吩并菲衍生物DBPTD-Nap分子,采用STM研究了其在辛酸和十六烷中的自组装结构,首次在二维自组装结构中观察到C–X···π卤键。DBPTD-Nap分子在两种溶剂中均形成的相同线型结构。STM图像分析发现线型结构由两种二聚体组成(N形和L形二聚体)。其中N形结构主导畴区,且其中夹杂单条列的L形结构。通过模型的搭建,我们发现分子间C–H···Br氢键与C–Br···π卤键共同作用导致两个反向平行的DBPTD-Nap分子二聚体的形成。随后,我们使用DFT计算和QTAIM分析确认了C–Br···π卤键的存在,并研究了其成键性质。
Abstract
lu jian ,yu qing jian lei shi ,shi yi chong jing dian xi yin zuo yong 。lu jian ju you ji jiang de fang xiang xing he te yi xing ,zai san wei jing ti gong cheng 、yao wu she ji yi ji you ji fa guang cai liao deng ling yu de dao le an fan de yan jiu 。fen zi zi zu zhuang shi fen zi tong guo fei gong jia xiang hu zuo yong xing cheng you xu jie gou de guo cheng ,jiang lu jian yin ru dao zi zu zhuang yan jiu zhong dui she ji fu za jie gou he zhi bei gong neng xing qi jian ju you chong yao de yi yi 。yin ci ,wo men she ji ge cheng le liang chong xiu qu dai de you ji fen zi ,cong er wei fen zi zi zu zhuang he li lun ji suan de jiao du yan jiu lu jian de ben zhi ji ji cheng jian ji li 。yan jiu fa xian tong guo fen zi jie gou de ge li she ji neng gou gou zhu bu tong lei xing de lu jian ,cong er you dao he diao kong le fen zi zi zu zhuang jie gou de xing cheng yu zhuai bian 。ben lun wen li yong sao miao sui dao xian wei jing (STM)yan jiu le xiu dai shui yang suan yan sheng wu he xiu shi liu wan zai dan mo biao mian de zhu ke ti zi zu zhuang hang wei ;shi yong mi du fan han li lun (DFT)he fen zi zhong yuan zi liang zi li lun (QTAIM)jie shi le lu jian ji ji ta fen zi jian zuo yong li you dao bu tong zhu ke ti zu zhuang jie gou xing cheng de ji li ;ge cheng le ju you da gong e ping mian jie gou de sai fen bing fei yan sheng wu ,cai yong STMji tong de yan jiu le ji zai ye gu jie mian de er wei zi zu zhuang jie gou ,shou ci zai dan mo biao mian tong guo C–Br···πlu jian gou zhu er wei fen zi zi zu zhuang jie gou 。ben xue wei lun wen de zhu yao gong zuo gai shu ru xia :(1)wo men she ji ge cheng le xiu dai shui yang suan yan sheng wu 5-BHDBfen zi ,yan jiu le gai fen zi yu xiu dai shi liu wan (1-BH)lu jian you dao zhu ke ti zi zu zhuang jie gou 。gao nong du xia ,5-BHDB/1-BHfen zi zi zu zhuang xing cheng shuang xian xing jie gou 。di nong du xia ,5-BHDB/1-BHzi zu zhuang jie gou chu xian rong ji xiao ying 。zai xin suan zhong ,zi zu zhuang jie gou wei shuang xian xing jie gou ;zai xin ben zhong ,you yu rong ji gong xi fu xing cheng shuang xian xing jie gou ;zai shi si wan he shi wu wan zhong ,zi zu zhuang jie gou wei bo lang xing jie gou ;zai gui wan zhong ,zi zu zhuang jie gou wei chan tiao lie xian xing jie gou 。sui zhao sao miao de jin hang ,bo lang xing jie gou he chan tiao lie xian xing jie gou jun hui zhuai bian wei shuang xian xing jie gou ,shui ming shuang xian xing jie gou wei re li xue wen ding jie gou 。jing guo tu xiang fen xi he mo xing da jian ,wo men fa xian zhu ke ti fen zi jian C–Br···O=Clu jian jue ding le zi zu zhuang jie gou de xing cheng ,rong ji gong xi fu you dao le jie gou de zhuai bian 。(2)wei le jin yi bu le jie lu jian zai you dao zhu ke ti zi zu zhuang jie gou chan sheng de zuo yong ,wo men shi yong Gaussian09ruan jian dui ji chong jie gou chan yuan jin hang jie gou you hua he jie ge neng ji suan 。jie guo biao ming ,shuang xian xing jie gou zhong zu zhuang chan yuan de jie ge neng zui di ,zhe jie shi le wei shen me bo lang xing jie gou he chan tiao lie xian xing jie gou zui zhong hui zhuai bian wei shuang xian xing jie gou 。wo men dui ge chong jie gou chan yuan jin hang le QTAIMfen xi ,de chu zhu ke ti xiang hu zuo yong xing cheng de fen zi jian C–Br···Olu jian dian he mi du zui da ,lu jian zui jiang ,shui ming C–Br···O=Clu jian shi you dao zi zu zhuang jie gou xing cheng he jie gou zhuai bian de zhu yao qu dong li 。ji ta jian guan jian dian chu de ta pu can shu yi ji ji chong jie gou chan yuan de er wei bian xing dian he mi du fen bu jie shi le lu jian wei bi ke ceng xiang hu zuo yong de ben zhi 。(3)wo men ge cheng le sai fen bing fei yan sheng wu DBPTD-Napfen zi ,cai yong STMyan jiu le ji zai xin suan he shi liu wan zhong de zi zu zhuang jie gou ,shou ci zai er wei zi zu zhuang jie gou zhong guan cha dao C–X···πlu jian 。DBPTD-Napfen zi zai liang chong rong ji zhong jun xing cheng de xiang tong xian xing jie gou 。STMtu xiang fen xi fa xian xian xing jie gou you liang chong er ju ti zu cheng (Nxing he Lxing er ju ti )。ji zhong Nxing jie gou zhu dao chou ou ,ju ji zhong ga za chan tiao lie de Lxing jie gou 。tong guo mo xing de da jian ,wo men fa xian fen zi jian C–H···Brqing jian yu C–Br···πlu jian gong tong zuo yong dao zhi liang ge fan xiang ping hang de DBPTD-Napfen zi er ju ti de xing cheng 。sui hou ,wo men shi yong DFTji suan he QTAIMfen xi que ren le C–Br···πlu jian de cun zai ,bing yan jiu le ji cheng jian xing zhi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自华南理工大学的吴俊天，发表于刊物华南理工大学2019-10-23论文，是一篇关于卤键论文,分子自组装论文,扫描隧道显微镜论文,主客体自组装论文,密度泛函理论论文,分子中原子的量子理论论文,华南理工大学2019-10-23论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自华南理工大学2019-10-23论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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