超原子理论计算基团电负性的研究

李 鹏

（新疆石河子大学 医学院，新疆 石河子 832000）

超原子理论计算基团电负性的研究

李 鹏

（新疆石河子大学 医学院，新疆 石河子 832000）

依据Bratsch计算基团电负性的方程，根据Pauling原子电负性标度，提出了一种计算较大基团电负性的方法，该方法基于超原子思想。使用该方法做了大量的基团计算，并和引用其他文献计算结果做对比，结果表明提出的方法更加适用于计算较大的基团。

基团，电负性，超原子

电负性概念由Pauling于1932年提出[1]，又称为相对电负性，简称电负性，也叫电负度。电负性是为了表达原子在分子中吸引电子的能力的标度, 元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强，相反，电负性数值越小，相应原子在分子中吸引电子的能力越弱。

Sanderson电负性均衡原理使电负性的理论有了很大的提升[2]，产生了基团电负性概念。基团电负性是指在多原子（小分子、离子团、羧基、羟基等基团）的体系中直接与外界相接触的键合原子受到多原子中的其它原子影响后的电负性[3]。基团电负性的计算方法有很多，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电负性数值，运用Bratseh方法做出研究和讨论，并和其他文献中计算数据进行比较。

1 基团电负性

Huheey用Pauling电负性标度把组分的分电荷表示如式（1）所示[1]。

式（1）中，Xeq为分子或多原子离子的均衡电负性，XA为最初成键前原子A的电负性。

依据电负性守恒一般把Xeq表示如式（2）所示。

式（2）中，N为化学式中原子的总数（=Σ(v)）。

净基团的电负性估算如式（3）所示[8]。

式（3）中，NG为基团化学式中的原子数目，G表示净基团

2 基团电负性计算方法

2.1 Bratsch法

将被研究基团看为一个大分子基团，运用净基团的计算公式（3）直接进行计算。

例如计算（-CH2）电负性，见等式（4），式中值取自 Pauling 原子电负性标度。

2.2 基团电负性计算方法二

将大基团时拆成几个小基团，如要计算如图1的分子时可以先算B1原子与A原子的基团电负性，在将B1与A看成一个原子在与B3结合计算B1、A与B的电负性，因此类推计算B2、C3与C1组成一个超原子的电负性，然后再将这两个被视为超原子的基团再通过计算得出这个基团的电负性。再通过此类方法计算以C2原子为中心的基团。再通过计算得整个分子的电负性。

图1 每个字母表示不同的原子

例如计算（-CH2）电负性，先将碳和一个相连接的氢通过计算得出XCH的电负性，在将-CH看作一个基团，-CH基团在和一个氢连接计算XCH2的电负性，在将（-CH2）看作一个基团，（-CH2）基团在和一个氢连接计算XCH3的电负性。具体过程见等式（5）~（7）。

3 基团电负性的计算和比较

表1和表2是运用Bratsch法和方法二的计算方法得到的多种基团电负性数据，并和其他文献的计算数据进行对比。

表1 基团电负性的计算和比较

表2 氨基酸残基的电负性计算和比较

续表2

4 总结

Bratsch法是以分子式为研究对象，再通过计算得到分子电负性。而方法二是从分子的结构上出发对分子进行分割处理，使之从单个原子变为超原子，再通过计算得出的电负性。通过 Bratsch法和方法二的计算结果对比可得，计算较小的基团的电负性时 Bratsch法与方法二的计算结果差别较小，但当计算较大的基团的电负性时，Bratsch法与方法二的计算结果差别较大。因为较大的基团原子与原子之间的距离比较远，相互影响较小。而较小的基团原子与原子的距离较进，相互影响较大。Bratsch法更适合较小、原子较集中的基团，而方法二更适合较大的基团。

[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, 林强, 蒋玉仁. 选矿与冶金药剂分子设计[M]. 长沙: 中南工业大学出版社, 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] 吴汉卿. 生物分子和药物分子中基团电负性的研究[J]. 中国科学技术大学学报, 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 鹏（1997~），男，新疆人，在读本科生。