بررسی نظری پیوندهای بریلیومی بسیار قوی

پیوند بریلیومی نوعی از پیوندهای غیرکوالانسی است که میان بریلیوم و یک گروه الکترون دهنده ایجاد می گردد. پژوهش های پیشین نشان می دهد این پیوندها بسیار شبیه پیوندهای هیدروژنی، بویژه پیوندهای هیدروژنی بسیار قوی (vshb) می باشند. در این پایان نامه، برای اولین بار امکان وجود نوعی خاص از پیوندهای بریلیومی که دارای انرژی برهمکنش زیاد می باشند با دو متد dft و mp2 بررسی شده است. برای این کار، ابتدا سیستم هایی که در آن ها وجود پیوند هیدروژنی بسیار قوی به اثبات رسیده بود را انتخاب نموده و سپس بجای اتم هیدروژن درگیر در پیوند هیدروژنی، اتم بریلیوم قرار دادیم. ساختار بهینه شده ترکیبات بررسی شده نشان می دهد که اتم بریلیوم در فاصله یکسان بین دو اتم دهنده و پذیرنده پیوند بریلیومی قرار گرفته، طوری که نمودار انرژی پتانسیل آن به شکل چاه تک مینیممی در آمده است. محاسبات انجام شده وجود این پیوندها را در این سیستم ها تأیید می کند. بدلیل انرژی زیاد این پیوندها، آن ها را “پیوندهای بریلیومی بسیار قوی” (vsbb) نامیدیم. این اولین گزارش از این گونه پیوند ها می باشد. انرژی های پایداری غیر معمول این برهمکنش ها آن ها را از bbs متمایز می کند. به نظر می رسد که عدم استقرار ? ، مسئول تشکیل vsbbs می باشد. پارامترهای اندازه گیری شده qtaim بر روی bcp این پیوندها نیز نشان می دهد که vsbbs همانند bbs و vshbs ماهیت جزئی لایه بسته و جزئی لایه باز را دارا می باشند. همچنین توزیع لاپلاسی چگالی الکترونی در این مولکول ها نشان می دهد که این برهمکنش ها از نوع برهمکنش های “لومپ-هول” می باشند. لاپلاسی چگالی الکترونی نشان می دهد که دور تا دور اتم بریلیوم را یک ناحیه با تهی شدگی چگالی الکترونی فرا گرفته است که می تواند با ناحیه های تراکم بار در اتم o برهمکنش کرده و vsbbs را ایجاد کند. بریلیوم در واقع عنصری الکتروپوزیتیو است که از دیدگاهی، می توان آن را پروتونی در نظر گرفت که دارای الکترون هایی درونی است، پس شاید چندان دور از واقعیت نباشد، که این پیوندهای بریلیومی، ماهیتی شبیه پیوندهای هیدروژنی داشته باشند. در پژوهشی که پیش از این در گروه تحقیقاتی ما انجام شده بود، نشان داده شده است که این پیوندهای بریلیومی بسیار شبیه یک نوع خاصی از پیوندهای هیدروژنی یعنی “پیوندهای هیدروژنی بسیار قوی” می باشند. این پیوندهای هیدروژنی بسیار قوی دارای انرژی پایداری بسیار بالا (در مقایسه با پیوندهای هیدرژنی معمولی) بوده که ممکن است مقدار آن تا 40 کیلو کالری برسد. علاوه بر این بر خلاف پیوندهای هیدروژنی معمولی که دارای ماهیت الکتروستاتیک می باشند، خصلت کووالانسی در پیوندهای هیدروژنی بسیار قوی، غیر قابل چشم پوشی است. معمولا این پیوندهای هیدروژنی در سیستم هایی که امکان رزونانس و غیر مستقر شدن الکترون وجود دارد، رخ می دهند. در این پایان نامه، امکان وجود پیوندهای بریلیومی بسیار قوی درون مولکولی و بین مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار، ابتدا سیستم هایی که در آنها وجود پیوند هیدروژنی بسیار قوی به اثبات رسیده بود را انتخاب نموده و سپس بجای اتم هیدروژن درگیر در پیوند هیدروژنی، اتم بریلیوم قرار دادیم. ساختار بهینه شده ترکیبات بررسی شده نشان می دهد که اتم بریلیوم در فاصله یکسان بین دو اتم دهنده و پذیرنده پیوند بریلیومی قرار گرفته، طوری که نمودار انرژی پتانسیل آن به شکل چاه تک مینیممی در آمده است. نکته جالب در مورد اتم بریلیوم این است که بر خلاف اتم هیدروژن که معمولا در آن دسته از پیوندهای درون مولکولی شرکت می کند که حلقه حاصل 5 عضو یا بیشتر داشته باشد، اتم بریلیوم توانایی شرکت در حلقه های 4 عضوی را نیز دارد. مقدار چگالی الکترونی بر روی نقطه بحرانی پیوند این پیوندها نشان می دهد که به طور قابل ملاحظه ای از پیوندهای بریلیومی معمولی قویتر می باشند. بنابراین می توان پیوندهای بررسی شده را “پیوند بریلیومی بسیار قوی” نامید. این اولین گزارش از امکان وجود چنین پیوندهایی می باشد. همچنین توزیع لاپلاسی چگالی الکترونی در این مولکول ها نشان می دهد که این برهمکنش ها از نوع برهمکنش های “لومپ-هول” می باشند. پارامترهای اندازه گیری شده بر روی نقطه بحرانی پیوند این پیوندها نیز نشان می دهد که دارای ماهیت “جزیی الکتروستاتیک- جزیی کوالانت” می باشند.