Estimating the binding ability of onium ions with CO2 and π systems: a computational investigation

文献情報

出版日 2014-11-25
DOI 10.1039/C4CP03434A
インパクトファクター 3.676
著者

M. Althaf Hussain, A. Subha Mahadevi, G. Narahari Sastry


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要旨

Density functional theory (DFT) calculations have been employed on 165 complexes of onium ions (NH4+, PH4+, OH3+, SH3+) and methylated onium ions with CO2, aromatic (C6H6) and heteroaromatic (C5H5X, X = N, P; C4H5Y, Y = N, P; C4H4Z, Z = O, S) systems. The stability of CO2⋯onium, CO2⋯π and onium⋯π complexes was shown to be mediated through various noncovalent interactions such as hydrogen bonding, NH–π, PH–π, OH–π, SH–π, CH–π and π–π. We have discussed 17 complexes wherein the proton transfer occurs between the onium ion and the heteroaromatic system. The binding energy is found to decrease with increasing methyl substitution of the complexes containing onium ions. Binding energy components of all the noncovalent complexes were explored using localized molecular orbital energy decomposition analysis (LMO-EDA). The CO2⋯π complexes were primarily stabilized by the dispersion term followed by contributions from electrostatic and polarization components. In general, for onium ion complexes with CO2 or π systems, the electrostatic and polarization terms primarily contribute to stabilize the complex. As the number of methyl groups increases on the onium ion, the dispersion term is seen to have a key role in the stabilization of the complex. Quantum theory of atoms in molecules (QTAIM) analysis and charges based on natural population analysis (NPA) in various complexes have also been reported in order to determine the nature of noncovalent interactions in different complexes.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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