벤젠 및 치환 벤젠에서의 비공유 상호 작용에 대한 이론적 연구

다양한 물리적, 화학적 및 생화학 적 과정에서 비공유 상호 작용의 역할은 잘 알려져 있으므로 많은 연구자들이 그 본질을 향해 끌어 들였습니다 [1-5]. 이것은 계산 화학이 비공유 상호 작용의 품종을 이해하고 특성화하기위한 최근의 주요 관심사 중 하나가되었습니다.

이러한 비공유 상호 작용 중에서, 수소 결합은 대부분 양성자 전달 반응, 결정 공학 및 기타에서 다양한 초분자 프레임 워크를 안정화시키는 데 중요한 역할로 인해 대부분 분석된다 [6-9].  그러나 최근에 할로겐-치환 된 (주로 불소) 분자는 다른 유형의 상호 작용의 역할을 증가시키는 것으로 밝혀졌으며 실험과 이론적 연구의 확장 영역이되고있다 [10-13].

물과의 벤젠의 상호 작용은 물의 수소 원자와 벤젠의 π 구름을 통해 발생하는 반면, 물의 불소화 된 벤젠과의 상호 작용은 물의 산소 원자의 고독한 쌍과 벤젠의 π 구름을 통해 발생합니다 (반응식 1).  이 고독한 쌍-π 상호 작용은 최근 이론적으로나 실험적으로 검증되었다 [12]. 고독한 쌍 쌍 -π 상호 작용의 첫 번째 실험 증명은 2004 년 Reedijk와 동료들에 의해 CL과 피리딘 사이의 복합체에서 제공되었다 [14]. 같은 해에 메이어와 동료 [15]는 Cl-와 트리아 진의 안정화 상호 작용에 대한 실험적 증거를보고 하여이 분야에서 추가 이론적 및 실험적 조사를 추가로보고했다. 최근에, 이론적 계산과 결합 된 회전 분광법은 물의 산소 원자와 불소화 된 벤젠의 π 구름 사이의 고독한 쌍-π 홀 상호 작용에 대한 명백한 증거를 제공했다 (반응식 1B) [12,16].

이 고독한 쌍-π 상호 작용의 형성은 불소 원자의 유도 효과에 의해 촉진되며, 이는 벤젠 고리로부터 전자 밀도를 철회하고 분자 프레임 워크에 수직 인 영역에서 "구멍"을 생성한다. 이 구멍 의이 영역은 고독한 산소 원자 쌍을 끌어들일 수 있으며이 고독한 쌍-π 상호 작용의 형성으로 이어집니다. 따라서,이 고독한 쌍-π 상호 작용은 또한 많은 초분자 프레임 워크를 안정화시키는 데있어 전통적인 수소 결합과 경쟁력이있는 것으로 보인다. 이 발견에서 영감을 얻은 우리는 반응식 2에서 볼 수 있듯이 일부 선택된 분자의 전자 밀도의 구조, 에너지 및 토폴로지에 대한 상세한 이론적 연구를 수행했습니다. 고독한 쌍과의 상호 작용 및 H ₂ 와 같은 수소 결합 공여자 o, nh ₃ , HF 및 HCL.

이들 분자와 벤젠의 상호 작용은 H ₂ 의 H 원자를 통해 발생한다. o, nh ₃ , HF, HCL 및 벤젠의 π 구름은 벤젠의 π 구름이 이들 분자의 전기 양성 H 원자를 끌어들이는 전자 밀도의 힙처럼 작용하고 있음을 암시한다. 한편, F, CN, NO 2 와 같은 전자 철수 치환기의 도입. 벤젠까지, 방향족 표면 전자를 결핍하여 H _{2의 고독한 쌍 영역을 끌어냅니다.} o, nh ₃ , HF, HCL 분자. 따라서, 이들 치환 된 벤젠의 방향족 표면은 더미처럼 작용하고있다. 분산뿐만 아니라 정전기는 모두 매력적인 상호 작용에 기여합니다. 분산 상호 작용의 우세는 H ₂ 의 자유 회전을 지적합니다. o, nh ₃ , HF 및 HCL 분자는 또한 최근 실험 관찰에 따른 [12].

이러한 결과는 벤젠의 비공유 상호 작용이라는 제목의 기사에 설명되어 있으며, 대체 된 벤젠 :이론적 연구는 최근 저널 계산 및 이론적 화학에 발표 된 이론적 연구에 설명되어있다.  이 작업은 Chayanika Kashyap, Sabnam S. Ullah, Lakhya J. Mazumder 및 Cotton University의 Ankur Kanti Guha에 의해 수행되었습니다.

참조 :

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