评估脂肪族CF、CF2和CF3基团作为振动斯塔克效应报告基团
化学物理
2024-01-17 v1
摘要
鉴于氟化在分子设计中的广泛应用，理解氟化化合物的溶剂化性质以及C-F键对静电相互作用的影响至关重要。振动光谱可以通过利用C-F键伸缩振动（v(C-F)）作为电场探针，通过振动斯塔克效应（VSE）直接洞察这些相互作用。在本工作中，我们探索了脂肪族氟化的三种基本模式（即CF、CF2和CF3基团中的单氟化、二氟化和三氟化）的VSE，并将其响应与已充分研究的芳香族v(C-F)进行比较。利用密度泛函理论和分子动力学（MD）辅助的溶剂化显色分析，确定了含v(C-F)的正则模式的差偶极矢量的大小（即斯塔克调谐率）和方向。我们获得的斯塔克调谐率为0.2–0.8 cm⁻¹/(MV/cm)，其中脂肪族CF和脂肪族CF3分别具有最小和最大的电场灵敏度。虽然溶剂化的平均电场沿CFn的主对称轴（即其静态偶极方向）取向，但斯塔克调谐率矢量倾斜高达87度，从而可能实现多维静电映射。我们讨论了构象异质性对光谱位移的影响，并指出了多极和/或可极化MD力场在描述氟化分子静电学中的重要性。本工作的意义直接关系到对药物、氟化肽和蛋白质中氟化分子的研究。
引用
@article{arxiv.2401.08578,
title = {Evaluating aliphatic CF, CF2 and CF3 groups as vibrational Stark effect reporters},
author = {Ruben Cruz and Kenichi Ataka and Joachim Heberle and Jacek Kozuch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.08578},
year = {2024}
}