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(B2H6)和碳硼烷(C2B10H12)化合物中,三中心二电子(2e-3c)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。
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。
(化学化工学院 科学技术处)
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我校燕红教授课题组发现新型氢键_南京大学
南京大学 免费考研网/2018-05-11
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