Expanding the applicability of electrostatic potentials to the realm of transition states

文献情報

出版日 2016-04-11
DOI 10.1039/C6CP01506A
インパクトファクター 3.676
著者

Priya Bhasi, Zanele P. Nhlabatsi, Sanyasi Sitha


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要旨

Central to any reaction mechanism study, and sometimes a challenging job, is tracing a transition state in a reaction path. For the first time, electrostatic potentials (ESP) of the reactants were used as guiding tactics to predict whether there is a possibility of any transition state in a reaction surface. The main motive behind this strategy is to see whether the directionality nature of the transition state has something to do with the anisotropic natures of the ESP with their embedded directionalities. Strategically, some atmospherically important, but simple, reactions have been chosen for this study, which heretofore were believed to be barrierless. By carefully analysing the ESP maps of the reactants, regions of possible interactions were located. Using the bilinear interpolation of the 2D grids of the ESP surfaces, search co-ordinates were fine-tuned for a local gradient based approach for the search of a transition state. Out of the three reactions studied in this work, we were able to successfully locate transition states, for the first time, in two cases and the third one still proved to be barrierless. This gives a clear indication that though ESP maps can qualitatively predict the possibility of a transition state; it is not always true that there should definitely be a transition state, as some of the reaction surfaces may genuinely be barrierless. But, nevertheless this strategy definitely has credential to be tested for many more reactions, either new or already established, and may be applied to create the initial search co-ordinates for any well-established transition state search method. Moreover, we have observed that the analysis of the ESP maps of the reactants were very much useful in explaining the nature of interactions existing in those observed transition states and we hope the same can also be extended to any transition state in an electrostatically driven reaction potential energy surface.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
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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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