توصيفگر ها :
پيوند غيركووالانسي , پيوند كالكوژني , چگالي الكتروني , لاپلاسي چگالي الكتروني , IQA , NBO , QTAIM
چكيده فارسي :
برهمكنش‌هاي غيركووالانسي سنگ بناي شيمي و نيروي محركه‌ي بسياري از فرايندهاي زيستي و مولكولي هستند. پيوندهاي كالكوژني (ChB) نوعي از برهمكنش‌هاي غيركووالانسي بوده كه شامل اتم كالكوژن (اكسيژن، گوگرد، سلنيوم، تلوريم و پلونيوم) به عنوان پذيرنده‌ي الكترون هستند. ChB از برهمكنش يك اتم كالكوژن و يك ناحيه‌ي غني از الكترون همانند باز لوييس ايجاد مي‌شوند. ازآنجايي كه ماهيت اين پيوند هنوز به‌طور كامل و دقيق بررسي نشده، استفاده از روش‌هاي تجربي و نظري متفاوتي جهت بررسي ماهيت اين پيوند مورد استفاده قرار گرفته‌است. در اين پايان‌نامه پيوندهاي كالكوژني ميان دهنده‌ي پيوند كالكوژني CH3XY (Te و Se ،S ، X=O ؛ F يا Y=H) و پذيرنده‌ي پيوند كالكوژني N- متيل استاميد مورد بررسي قرار گرفته‌است. در اين پژوهش از روش‌هاي شيمي محاسباتي مختلف جهت بررسي ماهيت اين پيوندها در كمپلكس‌هاي مذكور استفاده شده‌است. اين روش‌هاي محاسباتي شامل لاپلاسي چگالي الكتروني، نظريه‌ي كوانتومي اتم‌ها در مولكول‌ها (QTAIM)، تحليل اوربيتال پيوندي(NBO) و اتم‌هاي كوانتومي برهمكنش‌كننده(IQA) استفاده شده است. شواهدي از وجود پيوندهاي كالكوژني در همه‌ي كمپلكس‌ها به استثناي تركيب CH3OH مشاهده شد. قدرت اين برهمكنش ها با شعاع اتم كالكوژن در ساختارCH3XY و همچنين توانايي الكترون كشنده‌ي Y رابطه‌ي مستقيم دارد. نتايج نشان مي‌دهد كه اين پيوند نيز همانندپيوندهاي خواهرخوانده خود(پيوند هالوژني، نيكوژني، تترلي) نوعي از برهمكنش‌هاي حفره-توده است. پتانسيل الكتروستاتيك مولكولي نيز روش مناسبي براي بررسي ماهيت اين پيوندها است هرچند در مواردي تفاوت ميان آنچه لاپلاسي چگالي الكتروني و پتانسيل الكتروستاتيك پيش‌بيني مي‌كند وجود دارد. اگرچه اظهار نظر درمورد اين‌كه كدام پيش بيني درستي دارند سخت است اما به نظر مي‌رسد كه با توجه به جهت‌گيري مولكول‌ها و همچنين نتايج IQA، پيش‌بيني‌هاي لاپلاسي چگالي الكتروني به واقعيت نزديك‌تر است.
چكيده انگليسي :
Noncovalent interactions are the cornerstone of chemistry and the driving force behind many biological and molecular processes. Chalcogen bonds (ChB) are a type of noncovalent interaction that includes the chalcogen atom (Oxygen, Sulfur, Selenium, Tellurium, and Polonium) as electron receptors. ChB is formed by the interaction of a chalcogen atom and an electron-rich region, such as the Lewis base. Since the nature of these bonds have not yet been fully and accurately examined, different experimental and theoretical methods have been used to investigate their nature. This work focuses on the characterization of chalcogen bonds between a set of chalcogen bond donor molecules, CH₃XY (where X represents O, S, Se, and Te, and Y represents F or H), and the N-methylacetamide molecule, which serves as the chalcogen bond acceptor. A theoretical framework based on the Laplacian electron density, quantum theory of atoms in molecules (QTAIM), natural bond orbital (NBO) analysis, and interacting quantum atoms (IQA) was employed to investigate the nature of the chalcogen bonds in the complexes. The presence of chalcogen bonds was confirmed in all complexes studied, with the exception of the complex containing CH₃OH. The strength of these interactions appears to be directly correlated with both the chalcogen atom radius in CH₃XY and the electron-withdrawing ability of Y. Furthermore, our findings support the classification of chalcogen bonds, along with halogen, pnictogen, and tetrel bonds, as hole–lump interactions. Analysis of the molecular electrostatic potential (MEP) offers a complementary approach to investigating the nature of these bonds. However, it is important to acknowledge that some discrepancies were observed between the results obtained from MEP analysis and those derived from the Laplacian of electron density. Determining the superior predictive method remains inconclusive; however, consideration of molecular orientations and IQA results suggest that electron density Laplacian analysis may provide a more accurate representation of the bonding interactions.
