有机氟弱氢键成键规律的理论研究开题报告

1. 研究目的与意义

有机氟氢键作为一类比较特殊的弱氢键，在近几年受到国际上的广泛关注。特别是有机氟氢键在药物上的应用，例如有机氟药物开发和设计都是近期研究的热点。

有机氟氢键与常规氢键相比具有很多不同的特性。例如，光谱特性、几何结构特性和成键特性等。由于C-F为极性键，且有重要的静电特性，导致有机氟化合物表现出极强的热稳定性与抗氧化性，弱的分子间相互作用以及比碳氢化合物小的表面张力，使得有机氟氢键的研究很有前景,因而研究生物分子与水形成的氢键以及生物分子之间形成的氢键就显得非常重要。许多水分子与其它分子之间形成的氢键络合物已有文献报道。

2. 国内外研究现状分析

现在国际上对于有机氟化学研究的一个重要的方面就是有机氟的非共价相互作用的研究，特别是有机氟氢键的研究。现在有机氟氢键的研究大多是在晶体结构中及气相中进行研究。在晶体结构中的研究主要是用x-射线衍射和中子衍射确定物质的晶体结构并进行相关数据分析研究；在气相中的研究主要是利用转动光谱确定物质的精确结构，然后通过几何结构的分析研究有机氟氢键的性质。近些年，国际上也有很多研究小组通过实验、理论以及数据库等对有机氟形成的分子内和分子间氢键进行研究，关于有机氟氢键的理论研究是利用高斯、aim、nbo 程序和量子化学、结构化学的理论基础对有机氟氢键进行性质的分析，也可以为实验的研究提供理论上的依据。总之，在晶体结构中、溶液中和气相中，越来越多的实验证据证明c-hf-c 有机氟氢键的存在。然而，对于有机氟氢键质子给体改变（如变为h₂o时）、能否形成缔合态的氟氢键体系，电子结构方面的许多特性还没有得到很好的解决，有机氟氢键和传统氢键的异同也没有被揭示。

在上个世纪末期，关于有机氟是否是一个好的氢键受体以及有机氟是否能够形成氢键的问题，吸引了世界上很多科学家都投入到有机氟是否成氢键的研究中，并且取得了一定的成绩。

hagan的研究小组发表的名为《氟是否是一个好的氢键受体》的文章，其中david通过理论计算的方法对此进行研究。另外，taylor 在1997 年的名为《有机氟很难作为氢键受体》的文章中也对此问题从晶体结构方面进行研究。

3. 研究的基本内容与计划

本课题将采用量子化学中的密度泛函方法，不同尺寸基组，对含氟有机小分子形成的氢键复合物进行理论模拟，分析有机氟弱氢键的成键本质，并与常规氢键进行比较，讨论其成键差异。

4. 研究创新点

a.以三氟甲烷和环状化合物（环氧乙烷，环丁酮，二氧己

环，吡啶）形成的复合物作为研究有机氟氢键的模型复合物，理论计算它们的几何结构和电子结构。

b. 分析有机氟弱氢键的成键本质，并与常规氢键进行对比。