多卤阴离子体系中化学键本质的计算化学研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21603274
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0301.化学理论与方法
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

In recent years, experimental investigation of polyhaolge anions becomes a focus of chemistry, and many novel systems have been discovered. As a kind of hypervalent compound which violates the octet rule, polyhalogen anions challenge the simple models of chemical bonding theory and therefore have attracted great interests of theoretical chemists. However, most of the theoretical investigations focused on the nature of chemical bond in polyhalogen anions with small sizes, leaving the recently synthesized cases less explored. In this project, the key structural parameters, stability and cooperative effect of polyhalogen anions will be investigated comprehensively using the Block-localized wavefunction (BLW) method and other novel computational chemical methods. The nature of chemical bonds in and between polyhalogen anions will be explored by analyzing the electrostatic energy surfaces of basic building blocks, the electron density variation upon formation of complex, the topology of electron density and the importance of each energy component calculated using the energy decomposition approach based on BLW method (BLW-ED). Most importantly, a coherent theoretical model of the chemical bonds in polyhalogen anions with different sizes, chemical compositions and valences will be proposed, by analyzing the similarities and differences among all cases.
作为一类不符合八隅律的超价化合物,多卤阴离子体系中化学键本质的研究对于丰富化学键理论有着重要的意义。最近,新颖的多卤阴离子体系不断地被合成和表征,其组成和结构也越发的丰富和复杂。然而多卤阴离子的理论研究大多专注于小尺寸简单体系,适用于复杂体系的化学键理论模型仍有待完善。在本项目中我们将综合地应用块定域化波函数(Block-Localized Wavefunction, BLW)方法、基于BLW方法的能量分解方法、AIM理论和静电势能分析、电子密度差分图、势能面分析等先进的计算化学方法和分析手段,对多卤阴离子的几何构型特征、稳定性和协同/反协同效应进行全面的研究,以期对其中化学键的本质有新的了解。同时,我们将探究多卤阴离子内结构单元之间及其聚合物中多卤阴离子之间化学键的主导因素和本质,并比较分析不同价态、元素组成对体系的影响,从而系统地发展和完善适用于复杂多卤阴离子体系的化学键理论模型。

结项摘要

项目负责人综合应用BLW方法以及一系列理论化学方法,通过不同尺寸、组成的多卤阴离子体系的对比分析,发现其中心离子与周围双卤分子之间的卤键是其稳定性、几何构型特征的主导因素。价键理论的分析确证了上述卤键是由电荷转移主导的,且随着体系尺寸的增长而降低,具有反协同效应的特征。此外,项目负责人发展了分子间力及力常数分析手段、分子+点电荷能量分解分析手段,和外电场下的能量分解分析手段,并将其应用于卤键及其他非共价相互作用的理论研究中,丰富了化学键理论研究的分析工具。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Classical Electrostatic Interaction Is the Origin for Blue-Shifting Halogen Bonds
经典静电相互作用是蓝移卤素键的起源
  • DOI:
    10.1021/acs.inorgchem.9b00875
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Inorganic Chemistry
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Wang Changwei;Mo Yirong
  • 通讯作者:
    Mo Yirong
Halogen Bonds in Novel Polyhalogen Monoanions
新型多卤单阴离子中的卤键
  • DOI:
    10.1002/chem.201701116
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Chemistry – A European Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王长崴
  • 通讯作者:
    王长崴
Attraction between Electrophilic Caps: A Counterintuitive Case of Noncovalent Interactions
亲电帽之间的吸引力:非共价相互作用的反直觉案例
  • DOI:
    10.1002/jcc.25566
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Computational Chemistry
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    王长崴
  • 通讯作者:
    王长崴
A Unified Theory for the Blue- and Red-Shifting Phenomena in Hydrogen and Halogen Bonds
氢键和卤素键蓝移和红移现象的统一理论
  • DOI:
    10.1021/acs.jctc.6b01133
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Chemical Theory and Computation
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    王长崴
  • 通讯作者:
    王长崴
Hydrogen- and Halogen-Bonds between Ions of like Charges: Are They Anti-Electrostatic in Nature?
同电荷离子之间的氢键和卤素键:它们本质上是抗静电的吗?
  • DOI:
    10.1002/jcc.25068
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Computational Chemistry
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Wang Changwei
  • 通讯作者:
    Wang Changwei

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其他文献

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王长崴的其他基金

基于块定域化波函数的绝热表象成键分析方法的发展与应用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    63 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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