我校燕红教授课题组发现新型氢键

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燕红教授课题组以碳硼烷为载体,利用巯基碳硼烷半夹芯铱金属有机化合物与芳基膦配体的配位作用,通过实验手段在室温下分别在固态及溶液中观测到了B−H···π氢键。通过X-射线单晶衍射技术精确地测定了B−H···π氢键的键长和键角;通过核磁共振在溶液状态下证明了由于B−H···π的成键作用,使得B−H键中氢化学位移向高场发生明显位移(>
1.5 ppm),
并对B核产生了显著影响;并通过量子化学计算揭示了B−H···π氢键的成键本质是静电作用。研究发现该类弱相互作用的强度约相当于0.35个键级,与二聚水分子内的氢键强度相当。这一新型非共价弱相互作用的发现推动了X−H···π氢键和含硼化合物超分子化学的研究,为设计高生物亲和性的含硼药物分子提供了理论指导。

上述实验工作由本校博士生张晓磊及戴慧敏完成,理论工作由美国Prof.Dieter
Cremer (Southern Methodist University)课题组完成。
该项研究得到了国家自然科学基金委及科技部的资助。

我校燕红教授课题组发现新型氢键。最近化院燕红教授课题组在氢键弱相互作用研究中取得重要进展。该研究首次在实验上发现了一种基于B–H键和芳环的B−H···π弱相互作用氢键。研究论文
“B−H···π Interaction: A New Type of Nonclassical Hydrogen Bonding”
最近发表于美国化学会J. Am. Chem. Soc.(DOI:
10.1021/jacs.6b01249),并被JACS选为封面及亮点文章(spotlighted by New
Type of Non-Classical Hydrogen Bonding)。同时被C&EN(titled by Novel
B-H Hydrogen Bond Observed,March 7, 2016),Chemistry World (titled by
New Type of Hydrogen Bond Discovered, March 9, 2016), X-MOL资讯
(《JACS》: 中美科学家团队发现新型氢键, March 17, 2016)
等媒体报道及评论。

非共价弱相互作用氢键X−H···π ( X = C, N, O )
广泛存在于分子间及分子内,并在生命活动及分子自组装过程中扮演了重要的角色。上述常见的X−H···π
氢键中X 的电负性大于
H。但是由于硼的正电性,通常情况下B−H化合物与芳环相互排斥而非相互吸引。然而在二硼烷和碳硼烷化合物中,三中心二电子的成键模式使得B−H键的氢原子显示微弱的正电性。B−H键的极性翻转使得在B2H6···C6H6模型和carborane···C6H6模型中B−H···π氢键可在低温条件下存在。

(化学化工学院 科学技术处)

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