有机分子的构象分析.pdf

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1、中科院研究生物理有机化学课程，2012年9月第二讲有机分子的构象分析授课教师：王任小研究员中国科学院上海有机化学研究所ShanghaiInstituteofOrganicChemistry,CAS授课提纲一．构象分析方法（chapters2.3&2.5）•键的伸缩振动和红外光谱•非环型分子的构象•典型环型分子的构象•高张力的分子二．构象分析中的电子效应（chapter2.4）三．有机分子的图形显示方法参考教材：EricV.Anslyn,DennisA.Dougherty,ModernPhysicalOrganicChemistry,Unive

2、rsityScienceBooks,Sausalito,California,2006.中国科学院上海有机化学研究所ShanghaiInstituteofOrganicChemistry,ChineseAcademyofSciences2I.ConformationalAnalysis有机分子的性质是由其三维空间结构决定的。中国科学院上海有机化学研究所ShanghaiInstituteofOrganicChemistry,ChineseAcademyofSciences3WhatisConformationalAnalysis?构象分析(co

3、nformationalanalysis):分析分子的三维结构与其势能之间的关系。势能面(Potentialenergysurface,PES):把分子的势能表示为分子三维结构的数学函数，势能面即该函数在相应的多维坐标空间中的数值。中国科学院上海有机化学研究所ShanghaiInstituteofOrganicChemistry,ChineseAcademyofSciences4BondStretch:ADiatomicMolecule化学键的强弱与键长之间的关系可以用非简谐的摩斯函数（Morsefunction）来描述。(rr0)

4、2V(r)D1eeHere,risthedistancebetweenthetwoatoms,ristheBDE0equilibriumbonddistance,Disethewelldepth(definedrelativetothedissociatedatoms),andcontrolsthe'width'ofthepotential.中国科学院上海有机化学研究所ShanghaiInstituteofOrganicChemistry,ChineseAcademyofSciences5BondStretchAweakbondAmo

5、deratebondAstrongbond中国科学院上海有机化学研究所ShanghaiInstituteofOrganicChemistry,ChineseAcademyofSciences6BondStretch化学键的振动能是量子化的。处于较高能级(n>0)的振动在常温下对于键的解离能的贡献可以忽略不计。n=0,1,2,…forceconstantmmfrequencyABmrreducedmassmmABZeropointenergy(ZPE，零点能)中国科学院上海有机化学研究所ShanghaiInstituteofOrganic

6、Chemistry,ChineseAcademyofSciences7VibrationsandInfraredSpectroscopy红外光谱中的特征频率吸收峰对应于分子中存在的某些特定化学基团的振动模式。中国科学院上海有机化学研究所ShanghaiInstituteofOrganicChemistry,ChineseAcademyofSciences8VibrationsandInfraredSpectroscopy分子中各化学键的振动可以发生耦合。这些振动模式具有特定的振动频率和能量，体现在分子的红外光谱中。SymmetricalAnt

7、isymmetricalScissoringstretchingstretchingRockingWaggingTwistingTheatomsina-CH2-groupvibrateinsixbasicmodes.中国科学院上海有机化学研究所ShanghaiInstituteofOrganicChemistry,ChineseAcademyofSciences9VibrationinNormalModes!分子中所有原子以单一频率和相同位相在平衡位置附近所作的简谐振动称为简正振动，也称为本征振动模式。体系的任一种振动状态是各种简正振动模式(

8、normalmode)的线性叠加。IRfrequenciesforthenormalmodesofformaldehyde由N个原子组成的分子有3N-6(直线型分子