超原子理論計(jì)算基團(tuán)電負(fù)性的研究

李 鵬

（新疆石河子大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，新疆 石河子 832000）

超原子理論計(jì)算基團(tuán)電負(fù)性的研究

李 鵬

（新疆石河子大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，新疆 石河子 832000）

依據(jù)Bratsch計(jì)算基團(tuán)電負(fù)性的方程，根據(jù)Pauling原子電負(fù)性標(biāo)度，提出了一種計(jì)算較大基團(tuán)電負(fù)性的方法，該方法基于超原子思想。使用該方法做了大量的基團(tuán)計(jì)算，并和引用其他文獻(xiàn)計(jì)算結(jié)果做對(duì)比，結(jié)果表明提出的方法更加適用于計(jì)算較大的基團(tuán)。

基團(tuán)，電負(fù)性，超原子

電負(fù)性概念由Pauling于1932年提出[1]，又稱為相對(duì)電負(fù)性，簡稱電負(fù)性，也叫電負(fù)度。電負(fù)性是為了表達(dá)原子在分子中吸引電子的能力的標(biāo)度, 元素的電負(fù)性越大，表示其原子在化合物中吸引電子的能力越強(qiáng)，相反，電負(fù)性數(shù)值越小，相應(yīng)原子在分子中吸引電子的能力越弱。

Sanderson電負(fù)性均衡原理使電負(fù)性的理論有了很大的提升[2]，產(chǎn)生了基團(tuán)電負(fù)性概念?；鶊F(tuán)電負(fù)性是指在多原子（小分子、離子團(tuán)、羧基、羥基等基團(tuán)）的體系中直接與外界相接觸的鍵合原子受到多原子中的其它原子影響后的電負(fù)性[3]?；鶊F(tuán)電負(fù)性的計(jì)算方法有很多，如Huheey法[4-5]、Bratsch法[1]、sanderson法[6]、Inamoto法[7]等一些方法。

本文主要利用Pauling電負(fù)性數(shù)值，運(yùn)用Bratseh方法做出研究和討論，并和其他文獻(xiàn)中計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

1 基團(tuán)電負(fù)性

Huheey用Pauling電負(fù)性標(biāo)度把組分的分電荷表示如式（1）所示[1]。

式（1）中，Xeq為分子或多原子離子的均衡電負(fù)性，XA為最初成鍵前原子A的電負(fù)性。

依據(jù)電負(fù)性守恒一般把Xeq表示如式（2）所示。

式（2）中，N為化學(xué)式中原子的總數(shù)（=Σ(v)）。

凈基團(tuán)的電負(fù)性估算如式（3）所示[8]。

式（3）中，NG為基團(tuán)化學(xué)式中的原子數(shù)目，G表示凈基團(tuán)

2 基團(tuán)電負(fù)性計(jì)算方法

2.1 Bratsch法

將被研究基團(tuán)看為一個(gè)大分子基團(tuán)，運(yùn)用凈基團(tuán)的計(jì)算公式（3）直接進(jìn)行計(jì)算。

例如計(jì)算（-CH2）電負(fù)性，見等式（4），式中值取自 Pauling 原子電負(fù)性標(biāo)度。

2.2 基團(tuán)電負(fù)性計(jì)算方法二

將大基團(tuán)時(shí)拆成幾個(gè)小基團(tuán)，如要計(jì)算如圖1的分子時(shí)可以先算B1原子與A原子的基團(tuán)電負(fù)性，在將B1與A看成一個(gè)原子在與B3結(jié)合計(jì)算B1、A與B的電負(fù)性，因此類推計(jì)算B2、C3與C1組成一個(gè)超原子的電負(fù)性，然后再將這兩個(gè)被視為超原子的基團(tuán)再通過計(jì)算得出這個(gè)基團(tuán)的電負(fù)性。再通過此類方法計(jì)算以C2原子為中心的基團(tuán)。再通過計(jì)算得整個(gè)分子的電負(fù)性。

圖1 每個(gè)字母表示不同的原子

例如計(jì)算（-CH2）電負(fù)性，先將碳和一個(gè)相連接的氫通過計(jì)算得出XCH的電負(fù)性，在將-CH看作一個(gè)基團(tuán)，-CH基團(tuán)在和一個(gè)氫連接計(jì)算XCH2的電負(fù)性，在將（-CH2）看作一個(gè)基團(tuán)，（-CH2）基團(tuán)在和一個(gè)氫連接計(jì)算XCH3的電負(fù)性。具體過程見等式（5）~（7）。

3 基團(tuán)電負(fù)性的計(jì)算和比較

表1和表2是運(yùn)用Bratsch法和方法二的計(jì)算方法得到的多種基團(tuán)電負(fù)性數(shù)據(jù)，并和其他文獻(xiàn)的計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

表1 基團(tuán)電負(fù)性的計(jì)算和比較

表2 氨基酸殘基的電負(fù)性計(jì)算和比較

續(xù)表2

4 總結(jié)

Bratsch法是以分子式為研究對(duì)象，再通過計(jì)算得到分子電負(fù)性。而方法二是從分子的結(jié)構(gòu)上出發(fā)對(duì)分子進(jìn)行分割處理，使之從單個(gè)原子變?yōu)槌樱偻ㄟ^計(jì)算得出的電負(fù)性。通過 Bratsch法和方法二的計(jì)算結(jié)果對(duì)比可得，計(jì)算較小的基團(tuán)的電負(fù)性時(shí) Bratsch法與方法二的計(jì)算結(jié)果差別較小，但當(dāng)計(jì)算較大的基團(tuán)的電負(fù)性時(shí)，Bratsch法與方法二的計(jì)算結(jié)果差別較大。因?yàn)檩^大的基團(tuán)原子與原子之間的距離比較遠(yuǎn)，相互影響較小。而較小的基團(tuán)原子與原子的距離較進(jìn)，相互影響較大。Bratsch法更適合較小、原子較集中的基團(tuán)，而方法二更適合較大的基團(tuán)。

[1] Bratsch S G. Electronegativity equalization with Pauling units[J]. J Chem Educ, 1984, 61(7): 588-589.

[2] Sanderson R T. The principles of electronegativity equation[J]. Journal of Chemical Education, 1952, 29：539-543

[3] 王淀佐, 林強(qiáng), 蔣玉仁. 選礦與冶金藥劑分子設(shè)計(jì)[M]. 長沙: 中南工業(yè)大學(xué)出版社, 1996: 54-561.

[4] Huheey J E. The Electronegativity of multiply bonded groups[J]. Journal of Physical Chemistry, 1966, 70(7):2086-2092.

[5] Huheey J E. The electronegativity of groups[J]. Journal of Physical Chemistry, 2002, 69(10): 3284-3291.

[6] Sanderson R T. Relation of stability ratios to pauling electronegativities[J]. Journal of Chemical Physics, 1955, 23(12): 2467-2468.

[7] Naoki Inamoto, Shozo Masuda. Revised method for calculation of group electronegativites[J]. Chemistry Letters, 1982, 11(7): 1003-1006.

[8] Bratsch S G. A group electronegativity method with Pauling units[J]. Journal of Chemical Education, 1985, 62(2): 101.

[9] 吳漢卿. 生物分子和藥物分子中基團(tuán)電負(fù)性的研究[J]. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào), 1990(4): 517-524.

Calculating Group Electronegativity with Ultra-atom Thought

LI Peng
（Shihezi University School of Medicine, Shihezi 832000, China）

Bratsch calculated based group electronegativity equation, according to Pauling electronegativity atomic scale. Proposed a method of using the computing power of a larger group negative new method, the method was the use of super-atom thought raised. In this paper, a new method of calculation Bratsch and raised a lot of calculation and

to other literature group results do comparison, the results showed that the proposed method was more suitable for use in the calculation of the use of a larger group.

group; electronegativity; ultra-atom

O604

A

1009-220X(2016)05-0042-04

10.16560/j.cnki.gzhx.20160504

2016-06-21

李 鵬（1997~），男，新疆人，在讀本科生。