防静电卤键第一次所示的解决方案

一个国际科学家小组已经发现了一系列halogen-bonded复合物形成的两个离子在溶液中稳定。自发形成的反直觉的交互显示,卤键足以克服两个离子之间的静电斥力。

卤键是一个有吸引力的交互之间形成富亲核物种(XB受体)和分子含有卤素取代基的亲电地区(XB捐赠)。这样的互动通常涉及阳离子或中性的捐赠者,而阴离子卤素物种和电子受体之间的相互作用,特别是阴离子受体被认为是静电排斥。

在介绍科学课程,我们被教导,当带电粒子之间的相互作用,异性相吸,这被称为库仑定律,“解释道马克·泰勒、有机超分子来自加拿大多伦多大学的化学家,他并没有参与这项研究。因此,“一个有吸引力的两个在溶液中带负电荷的离子之间相互作用[将]令人惊讶的库仑定律”。

然而,团队领导Sergiy Rosokha波尔州立大学、美国、和斯特凡•休伯在德国波鸿-鲁尔大学,已经表明,卤素结合多个阴离子物种之间是可能的。卤键是一个基本的非共价相互作用类似于氢键已经探索到目前为止,“休伯解释道。“我们注意到一些异常与当前时尚σ-hole卤键模型,特别是一些趋势,它无法解释,并开始看不寻常的情况下。”

Rosokha说防静电结合可能是由于多种因素综合作用的结果。首先,极性溶剂减弱原来anion-anion排斥并允许[的]的亲密方法对等集合替代之。这将导致两极分化,进一步减少排斥,甚至可以创建一个正电荷区域——因此吸引力的来源——表面的highly-polarisable碘取代基。最后,在近距离,这种复合物的稳定性是由分子轨道相互作用类似于共价键的形成。

描述这两个阴离子之间的防静电结合,研究小组专注于卤化物和1之间的交互,以叔(dicyanomethylene) 3-iodo-cyclopropanide,复合有一个全局-在它的整个表面静电势。虽然已经研究了固态的交互,²探索其行为在溶液中,它是“不受晶体部队和抗衡离子干扰很小”,意味着触犯新天地。

混合这cyclopropenylium-based阴离子供体与卤化物溶剂极性和moderately-polar看到新乐队出现在紫外可见光谱,尽管热力学相似性与相应的共享交互使用中性XB捐助者。

的变化这些额外的吸收与试剂的浓度,比较光谱变化观察到相关的化合物,和计算分析证明了紫外可见光谱变化…halogen-bonded复合物的形成,相关的Rosokha解释道。团队证明,这些新吸收带是独立使用的卤化物和影响的差异两个成键分子轨道能量的物种。

电子渠道

的识别等防静电halogen-bonded复合物进一步支持对卤键的一个想法,有超过两个孤立的物种之间的静电吸引。相反,这个键提供了一个渠道之间的电子运动,“Rosokha补充道。

'我会想找到更多关于实际的结合机理和稳定背后的实际物理交互,”说马提亚Bickelhaupt为合理开发化学理论和方法设计分子和化学过程在荷兰阿姆斯特丹VU。“毫无疑问的结论轨道在防静电halogen-bonded复合物相互作用中起到至关重要的作用,但它仍将是美妙的显式确认HOMO-LUMO轨道相互作用的发生,例如,与定量分子轨道理论。

为团队,下一步在理解防静电相互作用是揭示其他系统,可能会形成这样的复合物,希望这种不寻常的卤键的形成可能合成或生物应用。

“从长远来看,这将是有用的设计系统显示更高的协会与阴离子常量,函数在一个广泛的溶剂,”泰勒补充道,他指出,许多anion-anion交互发生在水溶液,和卤键已经应用在阴离子识别在水里。这可能最终有可能使用卤素阴离子之间的成键实现选择性分子识别在水,salt-rich解决方案。”