2009年3月24日,“理论化学与分子模拟”省部共建教育部重点实验室和湖南科技大学化学化工学院联合举办了一次学术报告会,特邀请该重点实验室主任曹晨忠教授曹教授介绍了其最新研究成果:“影响R-X(R=烷基)键离解能变化趋势的因素”的专题报告会。
曹教授首先提出一个非常有趣的实验现象:R—X (例如R= Me, Et, i-Pr,t-Bu)分子中C—X的键离解能(BDE) 具有不同的变化趋势: 例如烷烃R—H中的C—H键离解能为Me—H, Et—H, i-Pr—H, t-Bu—H; 而醇R—OH中的C—O的BDE次序为Me—OH, Et—OH , i-Pr—OH, t-Bu—OH; 两者正好相反.
曹教授认为: R—X 键离解能(BDE)可归因于3个主要因素: C—X固有健能, 1,3成对排斥和分子内电荷-诱导偶极. 当X原子给定, R—X(R= Me, Et, i-Pr, t-Bu)的BDE变化趋势由 1,3成对排斥和分子内电荷-诱导偶极两个因素控制, 前者减少R—X的BDE, 后者增加或者减少R—X的BDE. 在R—X为R—C键的系列化合物中(例如R—Me, R—CH=CH2, R—C≡CH, R—CN等), 1,3成对排斥减少R—X的BDE, R—C键能变化趋势依R=Me, Et, i-Pr, t-Bu次序减小; 对于X原子电负性小于C原子的R—X系列化合物(例如R—H, R—BH2 和R—SiH2等)。以上二个因素均减小R—X的BDE; 因而R—X键能变化趋势依R=Me, Et, i-Pr, t-Bu次序减小; 对于X原子电负性大于C原子的R—X系列化合物(例如R—F, R—OH, R—Cl, R— Br, R—I 和 R—NH 2 等 ), 1,3 成对排斥减少R—X 的 BDE, 而分子内电荷-诱导偶极则增加 R—X 的 BDE, 于是 R—X 键能变化趋势取决于两者的竞争, 结果表现为: (1) 有的系列R—X键能变化依R=Me, Et, i-Pr, t-Bu次序增大(如 R—F, R—OH等); (2) 有的系列 R—X键能变化依 R=Me, Et, i-Pr, t-Bu次序减小(如 R—I); (3) 有的系列 R—X键能变化依 R=Me, Et, i-Pr, t-Bu次序变化很小(如 R—Br). 解释了“为什么R—X键离解能变化趋势不相同”的问题.
该报告引起了与会师生的兴趣,曹教授对大家的问题一一进行了解答。
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