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抓氢键本质的理论研究综述发表于《Coordination Chemistry Reviews》

来源:办公室   作者:     日期:2020-11-12   点击数:  

近期,生命学院林旭辉老师以我院为第一单位在配位化学领域相关期刊《Coordination Chemistry Reviews (IF=15.367, 中科院一区TOP期刊) 上发表了题为“A theoretical perspective of the agostic effect in early transition metal compounds”的综述论文,论文回顾了过渡金属抓氢键(Agostic Bond)的发展与研究历程,特别是理论计算方法对其成键本质的研究。

               

抓氢键是过渡金属中心与其配体上的C-H基团形成的三中心两电子的共价键,它是二十世纪有机金属化学最为重要的发现之一。抓氢键的发现引起了很多化学家的兴趣,因为它在有机化学反应和催化过程中发挥着非常重要乃至决定性的作用,比如C-H键的活化,β消除反应,对位金属反应,聚合反应和一些立体反应等。基于此,大量的实验和理论工作对其进行了充分的研究。然而,抓氢键的成键本质一直以来都存有争议。

在理论上揭示抓氢键的本质,对于理解过渡金属参与的化学键本质和其催化活性具有非常重要的理论价值,并对实验具重要的指导意义。本文全面回顾并总结了多种理论计算方法,如分子中的原子理论(QTAIM),自然键轨道方法(NBO)和能量分解分析方法(EDA)等对抓氢键本质的研究。由于上述计算方法大多基于分子轨道理论,因此它们对化学键本质的揭示存在一定不足。这里,我们使用特色的块定域波函数方法(BLW),用价键视角全面揭示了抓氢键的成键本质。研究发现,影响抓氢键成键的因素主要有三个,分别是起稳定作用的超共轭效应和色散作用以及去稳定的立体效应,它们的贡献因体系不同而互相变化。

Figure. (a) Types of agostic interactions and their involvements in (b) β-Hydrogen elimination(c) Ziegler–Natta polymerization, (d) C-H bond activation and (e) cyclometallation.

我院林旭辉老师为论文第一作者,美国北卡罗莱纳大学格林斯堡分校莫亦荣教授(原西密歇根大学化学系教授)为通讯作者。此外,该研究工作得到了厦门大学化学学院吴玮教授的大力支持,论文中部分理论计算是在吴玮教授课题组自主发展的厦门价键(XMVB)程序中实现的。

原文链接: https://doi.org/10.1016/j.ccr.2020.213401