"水素結合ドナー"は水素結合ドナーではない

科学分野:

• 物理化学
• 量子化学について
• 化学的結合

背景:

• 最近の提案では,国際純粋・応用化学連合 (IUPAC) の水素結合の定義を,水素型Y-H^δ-断片を含むように拡張することを提案した.
• この提案は,陽子 (Y-H^δ+) と水素 (Y-H^δ-) の両方を含む相互作用を,水素結合の傘の下に包み込むことを目的とした.
• Y-H 伸縮周波数の赤色シフトのスペクトル観測は,両方のタイプの相互作用が水素結合であるという証拠として引用されました.

研究 の 目的:

• 水素結合のIUPAC定義の修正案を批判的に評価し,却下する.
• 陽子Y-H^δ+と水素Y-H^δ-の結合機構を区別する.
• 水素断片を含む相互作用の性質を明らかにする.

主な方法:

• 電子構造を調査するために正確なKohn-Sham分子軌道 (KS-MO) 分析が採用されました.
• 相互作用エネルギーとその成分を定量化するためにエネルギー分解分析が行われました.
• ボロノイ変形密度 (VDD) 分析を使用して,電荷移転と結合パターンを可視化しました.

主要な成果:

• KS-MOの分析は,陽子とヒドリド性水素を含む相互作用が両方とも水素結合であるという主張を偽る.
• 陽子断片と水素断片には2つの根本的に異なる結合メカニズムが識別され,逆の電荷移転方向が示された.
• Y-H^δ-断片を持つ複合体は,水素結合ではなく,ルイス酸塩相互作用 (例えば,ハロゲン,カルコゲン,プニクトゲン結合) として識別される.

結論:

• この研究は,陽子のY-H^δ+断片を含む水素結合に関するIUPACの定義を確認した.
• 水性Y-H^δ-断片を含む相互作用は,他のルイス酸塩相互作用として分類される.
• 観察されたY-H伸縮周波数の赤色偏移は,両方の異なる相互作用タイプで発生するので,水素結合の排他的な指標ではありません.