非鍵結作用力的理論研究：
(1)質子化與氧化三元件系統遠端調控氫鍵的比較
(2)π- π與CH- π作用力的取代基效應

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：11

、訪客IP：18.189.2.122

姓名

黃君豪(Chun-Hao Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學學系

論文名稱

非鍵結作用力的理論研究： (1)質子化與氧化三元件系統遠端調控氫鍵的比較 (2)π- π與CH- π作用力的取代基效應
(Theoretical Study on Non-bonded Interactions :(1)Differences between Protonated & Oxidized Systems(2)Substituent Effect in π- π & CH- π Interactions )

相關論文

★ 嗜甲烷菌內甲烷單氧化酵素中催化反應中心三核銅模擬分子之合成與光譜分析	★ 烷烴氧化菌及氧化酵素之純化與功能性探討
★ 以電腦模擬研究香蕉型液晶元的分子交互作用力	★ 利用時間相關的電子密度泛函理論研究反式-二苯乙烯胺的光化學行為
★ 以生物資訊法研究穩定Asparagine在左手螺旋形下的交互作用力	★ 葛蘭氏陰性菌脂質A之結構研究
★ 五苯荑衍生之苯乙炔寡聚物之合成與光物理性質研究	★ 紫質三元件系統的金屬化作用對遠端氫鍵調控的影響
★ 利用時間相關的密度泛涵理論研究HBI分子及其衍生物在第一激發態的位能曲線	★ Replica-Exchange分子動態模擬法研究類澱粉胜肽25-35 嵌入膜與折疊的行為
★ 抗菌胜肽資料庫分析及利用分子動態模擬法探討抗菌胜肽Indolicidin於生物膜上的行為	★ 網頁圖形界面在分子模擬上的應用
★ 類澱粉胜肽Abeta(25-35) 序列影響該類胜肽在水-膜環境下的組態: 強調多樣性的神經毒性	★ 以分子動態模擬法研究陽離子-負電磷脂質雙層的配位網絡結構：延伸應用於膜融合機制
★ 染料敏化太陽能電池吸光性質的計算研究	★ Free Energy Landscape of Ca2+ Induced Lipid Micelle Fusion : Observation of a Dewetting Transition

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

至系統瀏覽論文 ( 永不開放)

摘要(中)

本實驗室設計了一個由鍵結中心、π-共軛架橋與反應中心組成的三元件系統，藉由反應中心發生質子化或氧化過程，遠端調控鍵結中心的氫鍵鍵結能力。反應前後氫鍵強度的差異我們稱為敏感度，而敏感度受到架橋長度的影響則稱為訊號維持能力。我們嘗試在共軛架橋上加入CN取代基，探討取代基在不同位置對於三元件系統遠端調控氫鍵能力與訊號維持能力的影響。我們發現CN取代基接在靠近反應中心位置的架橋形式(RRCN)可以使得質子化三元件系統具有最好的敏感度與訊號維持能力，然而在氧化三元件系統中，含CN取代基架橋的敏感度卻比不含取代基的架橋更差，不過訊號維持能力仍然是RRCN最優秀。在以thiophene為構築單元的架橋部分，我們發現不論是質子化或是氧化三元件系統，將所有thiophene(Th)分子氧化成thiophene S,S-dioxide (ThD)都可以提高敏感度，假使我們只希望氧化某一個thiophene，則應該選擇較靠近反應中心的thiophene分子進行氧化，可以得到較高的敏感度。但在訊號維持能力上，(ThDTh)n形式的架橋比(ThDTh)n更優秀。
在本論文的第二部分中，我們以M05-2X與M06-2X計算方法研究π-π與CH-π作用力的取代基效應。結果發現這兩種計算方法雖然在預估π-π與CH-π作用力強度上並不如CCSD(T)方法，但是對於預估不同取代基之間的相對作用力差異卻能夠近似於CCSD(T)方法。在取代基的加成效應上，M05-2X與M06-2X的預測結果與MP2類似，也就是取代基個數對於sandwich形式的作用力強度的影響具有良好的線性關係，但是對於T-shaped形式作用力強度的影響則有例外，這是因為當取代基接在不同位置時，取代基本身與另一個benzene之間的作用力有相當程度的差異所致。

摘要(英)

Three-component systems constructed with a hydrogen-bond binding center, a π-conjugated bridge and a reaction center is used to modulate the strengths of hydrogen bonding. Remote control of hydrogen bond strengths can be achieved by protonation or oxidation of the reaction center. We explore how position/pattern of CN substitution on the bridge affects the remote control ability. Meanwhile, the bridge length effect on remote control ability is also examined. We find that for the protonated three-component systems, some cyanated bridges outperform the non-substituted bridge. However in the oxidized systems, non-substituted bridge is better than all the CN-substituted bridges. For thiophene-based bridges, remote control ability can be enhanced by changing all thiophene units into thiophene S,S-dioxide units, no matter in protonated or oxidized three-component systems.
In the second part of the thesis, we apply M05-2X and M06-2X methods to study the substitution effect on π-π and CH-π interactions in benzene dimers. These two methods do not predict absolute interaction energies well, but they can predict relative interaction energies almost the same as CCSD(T) method. We find that parallel to MP2 results, there is a good linear relation between the number of substituents and the sandwich-form π-π interaction energies. However, this relation does not always hold in T-shaped CH-π interaction energies.

關鍵字(中)

★ 遠端調控
★ 取代基效應
★ 氫鍵

關鍵字(英)

★ remote control
★ hydrogen bond
★ substituent effect

論文目次

中文摘要 ………………………………………………………… I
英文摘要 ………………………………………………………… III
誌謝 ………………………………………………………… IV
表目錄 ………………………………………………………… VI
圖目錄一 ………………………………………………………… IX
圖目錄二 ………………………………………………………… XI
第一章緒論
1-1 背景介紹 ……………………………………………… 1
1-2 質子化與氧化三元件系統之比較 …………………… 6
1-3 π-π與CH-π作用力的取代基效應 …………………… 11
第二章質子化與氧化三元件系統之比較
2-1 簡介 …………………………………………………… 17
2-2 理論計算方法 ………………………………………… 23
2-3 結果與討論 …………………………………………… 28
2-3.1 CN取代基位置對於質子化三元件系統的影響
2-3.2 CN取代基位置對於氧化三元件系統的影響
2-3.3 Thiophene S,S-dioxide對三元件系統遠端調控氫鍵的影響
2-4 結論 ……………………………………………………… 56
第三章 π-π與CH-π作用力的取代基效應
3-1 簡介 ……………………………………………………… 59
3-2 理論計算方法 …………………………………………… 67
3-3 結果與討論 ……………………………………………… 69
3-3.1 Benzene-benzene dimer的結構探討
3-3.2 取代基效應
3-3.3 取代基的加成效應
3-4 結論 ……………………………………………………… 94
參考文獻 ………………………………………………………… 96
附錄 ………………………………………………………… 101

參考文獻

[1]. Lehn, J.-M. Supramolecular Chemistry; VCH: Weinheim, 1995.
[2]. Steed, J. W.; Atwood, J. L. Supramolecular Chemistry; J. Wiley & Sons: New
York, 2000.
[3]. Feringa, B. L. Molecular Switches, Wiley-VCH: Weinheim, 2001.
[4]. Raymo, F. M. Adv. Mater. 2002, 14, 401.
[5]. de Silva, A. P.; McClenaghan, N. D. Chem. Eur. J. 2004, 10, 574.
[6]. Gellman, S. H. Ed., Special Issue on Molecular Recognition, Chem. Rev. 1997, 97, 1231.
[7]. Haupt, K.; Mosbach, K. Chem. Rev. 2000, 100, 2495.
[8]. Gokel, G. W.; Leevy, W. M.; Weber, M. E. Chem. Rev. 2004, 104, 2723.
[9]. Imahori, H. J, Mater, Chem. 2007, 17, 31.
[10]. Yang, M.; Wang, W.; Lieberwirth, I.; Wegner, G. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6283.
[11]. 非鍵結作用力(non-covalent interaction)包括：氫鍵(hydrogen bond)、 stacking、陽離子 (cation )、金屬配位基(metal ligand)、靜電作用力(electrostatic forces)……等。
[12]. Mueller-Dethlefs, K.; Hobza, P. Chem. Rev. 2000, 100, 143.
[13]. Duan, Z.; Zhang, Y.; Zhang, B.; Zhu, D. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6934.
[14]. Chao, I.; Hwang, T.-S. Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 2703.
[15]. Hwang, T.-S.; Juan, N.; Chen, H.-Y.; Chen, C.-C.; Lo, S.-J.; Chao, I. Chem. Eur. J. 2004, 10, 1616.
[16]. Lo, S.-J.; Li, W.-S.; Chen, Y.-H.; Chao, I. Chem. Eur. J. 2005, 11, 6533.
[17]. Cooke, G.; Rotello, V. M. Chem. Soc. Rev. 2002, 31, 275.
[18]. R. Tucker, J. H.; Collinson, S. R. Chem. Soc. Rev. 2002, 31, 147.
[19]. Carr, J. D.; Coles, S. J.; Hursthouse, M. B.; Light, M. E.; R. J. H.; Westwood, J. Angew. Chem. 2000, 112, 3434; Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 3296.
[20]. Altieri, A.; Gatti, F. G.; Kay, E. R.; Leigh, D. A.; Martel, D.; Paolucci, F.; Slawin, M. A.Z.; Wong, J. K. Y. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8644.
[21]. Gray, M.; Cuello, A. O.; Cooke, G.; Rotello, V. M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7882.
[22]. Cooke, G.; de Cremiers, H. A.; Duclairoir, F. M. A.; Leonardi, J.; Rosair, G.; Rotello, V. M. Tetrahydron 2003, 59, 3341.
[23]. Boyd, A. S. F.; Cooke, G.; Duclairoir, F. M. A.; Rotello, V. M. Tet. Lett. 2003, 44, 303.
[24]. Cooke, G.; Sindelar, V.; Rotello, V. M. Chem. Common. 2003, 752.
[25]. Westwood, J.; Coles, S. J.; Colinson, S. R.; Gasser, G.; Green, S. J.; Hursthouse, M. B.; Light, M. E.; Tucker, J. H. R. Organometallics 2004, 23, 946.
[26]. Beer, P.D.; Gale, P. A. Angew. Chem. 2001, 113, 502; Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 486.
[27]. Mizuno, T.; Wei, W.-H.; Eller, L. R.; Sessler, J. L. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 1134.
[28]. Ge, Y.; Miller, L.; Ouimet, T.; Smith, D. K. J. Org. Chem. 2000, 65, 8831.
[29]. Askew, B.; Ballester, P.; Buhr, C.; Jeong, K. S.; Parris, K.; Williams, K.; Rebek, J., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 1082.
[30]. Smithrud, D. B.; Diederich, F. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 339.
[31]. Hunter, C. A. Chem. Soc. Rev. 1994, 23, 101.
[32]. Rebek, J., Jr. Chem. Soc. Rev. 1996, 25, 255.
[33]. Hunter, C. A.; Sanders, J. K. M. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 5525.
[34]. Dahl, T. Acta. Chem. Scand. 1994, 48, 95.
[35]. Claessens, C. G.; Stoddart, J. F. J. Phys. Org. Chem. 1997, 10, 254.
[36]. Fyfe, M. C. T.; Stoddart, J. F. Acc. Chem. Res. 1997, 10, 3393.
[37]. Brana, M. F.; Cacho, M.; Gradillas, A.; Pascual-Teresa, B.; Ramos, A. Curr. Pharm. Des. 2001, 7, 1745.
[38]. Anick, M. C.; Warman, J. M.; Mullen, K.; Geerts, Y.; Brand , J. D. Adv. Mater. 1998, 10, 36.
[39]. Janda, K. C.; Hemminger, J. C.; Winn, J. S.; Novick, S. E.; Harris, S. J.; Klemperer, W. J. Chem. Phys. 1975, 63, 1419.
[40]. Evans, D. J.; Watts, R. O. Mol. Phys. 1976, 31, 83.
[41]. MacRuny, T. B.; Steele, W. A.; Berne, B. J. J. Chem. Phys. 1976, 64, 1288.
[42]. Williams, D. E. Acta Crystallogr. 1980, A36, 715.
[43]. Law, K. S.; Schauer, M.; Bernstein, E. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 4871.
[44]. Bornzen, K. O.; Selzle, H. L.; Schlag, E. W. J. Chem. Phys. 1986, 85, 1726.
[45]. Grover, J. R.; Walters, E. A.; Hui, E. T. J. Phys. Chem. 1987, 91, 3233.
[46]. Venturo, V. A.; Felker, P. M. J. Chem. Phys. 1993, 99, 748.
[47]. Karlstrom, G.; Linse, P.; Wallqvist, A.; Jonsson, B. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 3777.
[48]. Hobza, P.; Selzle, H. L.; Schlag, E. W. J. Chem. Phys. 1990, 93, 5893.
[49]. Hobza, P.; Selzle, H. L.; Schlag, E. W. J. Phys. Chem. 1993, 97, 3937.
[50]. Hobza, P.; Selzle, H. L.; Schlag, E. W. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 3500.
[51]. Sinnokrot, M. O.; Valeev, E. F.; Sherrill, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10893.
[52]. Sinnokrot, M. O.; Sherrill, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7697.
[53]. Ringer, A. L.; Sinnokrot, M. O.; Lively, R. P.; Sherrill, C. D. Chem. Eur. J. 2006, 12, 3821.
[54]. Tsuzuki, S.; Luthi, H. P. J. Chem. Phys. 2001, 114, 3949.
[55]. Ye, X.; Li, Z.-H.; Wang, W.; Fan, K.; Xu, W.; Hua, Z. Chem. Phys. Lett. 2004, 397, 56.
[56] Sato, T.; Tsuneda, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 2005, 123, 104307.
[57]. Zhao, Y.; Schultz, N. E.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory. Comput. 2006, 2, 364.
[58]. Wheeler, S. E.; K. N. Houk. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10854.
[59]. Zhao, Y.; Truhlar, D. G.. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 157.
[60]. Wudl, F.; Smith, G. M.; Hufnagel, E. J. Chem. Commun. 1970, 1453.
[61]. Wudl, F.; Wobschall, D.; Hufnagel, E. J. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 670.
[62]. Deng, W.-Q.; Flood, A. H.; Stoddart, J. F.; Goddard, W. A. J. Am Chem. Soc. 2005, 127, 15995.
[63]. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A.; Vreven, Jr., T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.;. Toyota, K; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C. and Pople, J. A. Gaussian 03, Revision E.01, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2004.
[64]. Boys, S. F.; Bernardi, F. Mol. Phys. 1970, 19, 553.
[65]. Lanfry, M. Compt. rend. 1911, 153, 821.
[66]. Bailey, W. J.; Cummins, E. W. J. Am. Chem. Soc. 1954, 76, 1932.
[67]. Barbarella, G.; Melucci, M. Sotgiu, G. Adv. Mater. 2005, 17, 1581.
[68]. Amir, E.; Rozen, S. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 7374.
[69]. Pappenfus, T. M.; Melby, J. H.; Hansen, B. B.; Sumption, D. M.; Hubers, S. A. Janzen, D. E.; Ewbank, P. C.; McGee, K. A.; Burand, M. W.; Mann, K. R. Org. Lett. 2007, 9, 3721.
[70]. Nenajdenko, V. G.; Moiseev, A. M.; Balenkova, E. S. Russ. Chem. Bull. Int. Ed. 2004, 53, 2241.
[71]. Payne, M. M.; Parkin S. R.; Anthony, J. E.; Kuo, C. C.; Hackson, T. N. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4986.
[72]. Cozzi, F.; Ponzini, F.; Annunziata, R.; Cinquini, M.; Siegel, J. S. Angew. Chem. Int. Ed. 1995, 34,1019.
[73]. Price, S. L.; Stone, A. J. J. Chem. Phys. 1987, 86, 2859.
[74]. Zhao, Y.; Truhlar, D. G.. J. Chem. Theory. Comput. 2008, 4, 1849.

指導教授

蔡惠旭、趙奕姼
(Hui-Hsu Tsai、Ito Chao)

審核日期

2009-7-21

推文