噻唑與小分子間弱相互作用的理論研究

周芳芳，王金樹

（1.承德石油高等專科學校石油工程系，河北 承德 067000；2.吉林大學，吉林 長春 130012）

噻唑是一種含有硫、氮原子的五元芳香雜環化合物，分子上具有豐富的電子，因此能形成氫鍵、配位鍵及疏水效應等非共價相互作用，在生物制藥、超分子識別過程及功能材料合成等眾多領域具有廣泛的潛在應用[1-3]。從理論上認識噻唑及其衍生物類分子與其他分子的相互作用的特征及本質特點，對噻唑及其衍生物的功能研究、超分子材料設計和合成具有重要的指導意義[4]。本文以噻唑與典型小分子形成的復合物體系為對象，采用高精度的量子化學手段，對其結構、能量、作用類型以及作用本質進行研究，從理論角度揭示含噻唑的超分子體系的結構特征和作用本質，進而為體系的設計和合成提供一定的指導。

1 計算方法

采用高精度量子化學方法，運用密度泛函理論（DFT），在B3LPY[5]/6-311+G**水平下，對NH3、H2O、HF 小分子與噻唑分子形成的復合物體系進行優化，并在相同水平下，通過頻率驗證，證明復合物結構為勢能面上的穩定點。體系的相互作用能，定義為優化后的復合物體系的能量減去兩單體的優化能量之和。采用“分子內原子”（AIM）理論，對弱相互作用的鍵關鍵點[即（3,-1）關鍵點]進行電荷密度拓撲分析，揭示弱相互作用的本質[6]。以上計算通過Gaussian09 程序包完成[7]。AIM 分析由Multiwfn 程序完成[8]。

2 結果與討論

2.1 復合物結構與能量分析

為全面分析復合物結構，首先對噻唑分子進行表面靜電勢分析，結果如圖1 所示。……