Gaseous cyclodextrin-closo-dodecaborate complexes χCD·B12X122− (χ = α, β, and γ; X = F, Cl, Br, and I): electronic structures and intramolecular interactions

文献情報

出版日 2021-04-26
DOI 10.1039/D1CP01131F
インパクトファクター 3.676
著者

Yanrong Jiang, Qinqin Yuan, Wenjin Cao, Marc C. Nierstenhöfer, Zhipeng Li, Yan Yang, Cheng Zhong, Carsten Jenne, Xue-Bin Wang


原文を見る

要旨

A fundamental understanding of cyclodextrin-closo-dodecaborate inclusion complexes is of great interest in supramolecular chemistry. Herein, we report a systematic investigation on the electronic structures and intramolecular interactions of perhalogenated closo-dodecaborate dianions B12X122− (X = F, Cl, Br and I) binding to α-, β-, and γ-cyclodextrins (CDs) in the gas phase using combined negative ion photoelectron spectroscopy (NIPES) and density functional theory (DFT) calculations. The vertical detachment energy (VDE) of each complex and electronic stabilization of each dianion due to the CD binding (ΔVDE, relative to the corresponding isolated B12X122−) are determined from the experiments along α-, β- and γ-CD in the form of VDE (ΔVDE): 4.00 (2.10), 4.33 (2.43), and 4.30 (2.40) eV in X = F; 4.09 (1.14), 4.64 (1.69), and 4.69 (1.74) eV in X = Cl; 4.11 (0.91), 4.58 (1.38), and 4.70 (1.50) eV in X = Br; and 3.54 (0.74), 3.88 (1.08), and 4.05 (1.25) eV in X = I, respectively. All complexes have significantly higher VDEs than the corresponding isolated dodecaborate dianions with ΔVDE spanning from 0.74 eV at (α, I) to 2.43 eV at (β, F), sensitive to both host CD size and guest substituent X. DFT-optimized complex structures indicate that all B12X122− prefer binding to the wide openings of CDs with the insertion depth and binding motif strongly dependent on the CD size and halogen X. Dodecaborate anions with heavy halogens, i.e., X = Cl, Br, and I, are found outside of α-CD, while B12F122− is completely wrapped by γ-CD. Partial embedment of B12X122− into CDs is observed for the other complexes via multipronged B–X⋯H–O/C interlocking patterns. The simulated spectra based on the density of states agree well with those of the experiments and the calculated VDEs well reproduce the experimental trends. Molecular orbital analyses suggest that the spectral features at low binding energies originated from electrons detached from the dodecaborate dianion, while those at higher binding energies are derived from electron detachment from CDs. Energy decomposition analyses reveal that the electrostatic interaction plays a dominating role in contributing to the host–guest interactions for the X = F series partially due to the formation of a O/C–H⋯X–B hydrogen bonding network, and the dispersion forces gradually become important with the increase of halogen size.

関連文献

Front cover

Cover

DOI: 10.1039/C5CP90199E

Co-operative motion of multiple benzoquinone disks at the air–water interface

Jennifer E. Satterwhite-Warden, Dilip K. Kondepudi

2015-10-08 Paper

DOI: 10.1039/C5CP04471E

Back cover

Cover

DOI: 10.1039/C6CP90113A

Dielectric function of two-phase colloid–polymer nanocomposite

S. Mitzscherling, Q. Cui, W. Koopman

2015-10-15 Perspective

DOI: 10.1039/C5CP04326C

Theoretical prediction of silicene as a new candidate for the anode of lithium-ion batteries

Seyedeh Mozhgan Seyed-Talebi, Iraj Kazeminezhad, Javad Beheshtian

2015-10-07 Paper

DOI: 10.1039/C5CP04666A

Kinetic isotope effects for fast deuterium and proton exchange rates

Daniele Mammoli

2016-03-09 Paper

DOI: 10.1039/C5CP07459B

A magnetooptical study of (4-(2-dibutylaminoethanolato-N,O,O,O) chlorido copper(ii)): a cubane complex with dominant ferromagnetic interactions

Serghei M. Ostrovsky, Zbigniew Tomkowicz, Wolfgang Haase

2015-10-20 Paper

DOI: 10.1039/C5CP05836H

Aromatic stabilization of functionalized corannulene cations

Jingbai Li, Andrey Yu. Rogachev

2016-01-07 Paper

DOI: 10.1039/C5CP07002C

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

3-イチチルビフェニルはどのように合成されますか?

3-イチチルビフェニルは、ビフェニルとイチプロピオニトリルを回収率約90%で反応させて合成されます。触媒は通常、亜リチウムホウ素を用います。

5668-93-93-Ethylbiphenyl
化合物よくある質問

8-溴-5-三氟甲基喹啉はどのように合成されますか?

8-溴-5-三氟甲基喹啉は、5-トリフルオロメチル-2-メチル-1,3-ベンゼンジオールをブロモエタノールと反応させて生成します。この反応は塩基性条件下で行われ...

917251-92-48-Bromo-5-(trifluoro...
化合物よくある質問

ジメチル4-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ドioxaborolan-2-基)-2,6-ピリジンジカルボイル酸フェニルアミニドの代替品はありますか?

ジメチル4-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ドioxaborolan-2-基)-2,6-ピリジンジカルボイル酸フェニルアミニドの代替品としては、4-...

741709-66-0Dimethyl 4-(4,4,5,5-...
化合物よくある質問

N-(3,5-ヘキサクロロ-4-ピリドインイル)-8-メチオキシ-5-キノリンカーボン酸の市場動向や研究トレンドはどのようなものでしょうか?

N-(3,5-ヘキサクロロ-4-ピリドインイル)-8-メチオキシ-5-キノリンカーボン酸の市場動向は、主に産業用途での需要により影響を受けます。研究トレンドとし...

199871-63-1N-(3,5-Dichloro-4-py...
化合物よくある質問

イソステアロイルグリセリルは安全ですか?

イソステアロイルグリセリルは一般的に安全性が高いとされていますが、過度な使用や個人差により皮�owsん炎などの反応が起こる可能性があります。使用前に医師に相談す...

222723-55-92-[(5Z,8Z,11Z,14Z)-5...
化合物よくある質問

1-(二苯甲基)-3,3-二氟-氮杂环丁烷の市場動向や研究トレンドはどうですか?

1-(二苯甲基)-3,3-二氟-氮杂环丁烷の市場動向は、医薬品や合成化学の研究分野で注目を集めています。新興研究は、該当化合物の合成改良と生体内での作用メカニズ...

288315-02-61-Benzhydryl-3,3-dif...
化合物よくある質問

3-チオフェンスチオールの物理化学的性質は何ですか?

3-チオフェンスチオールのCAS番号は7774-73-4です。結晶性の白色粉末で、分子量は122.17です。この化合物は水に微溶解し、エタノールやジクロロメタン...

7774-73-43-Thiophenethiol
化合物よくある質問

2-Methyl-2-propanyl (2S)-2-(aminomethyl)-1-piperidinecarboxylateは安全ですか?

2-Methyl-2-propanyl (2S)-2-(aminomethyl)-1-piperidinecarboxylateは一定の安全性基準を満たしていま...

475105-35-22-Methyl-2-propanyl ...
化合物よくある質問

CAS番号1316822-90-8の化合物は安全ですか?

CAS番号1316822-90-8の化合物は安全性に関しては評価が不足していますが、一般的には生物学的に活性な物質であり、取り扱いには適切な安全防護措置が必要で...

1316822-90-8Gal beta(1-3)[Neu5Ac...
化合物よくある質問

Tert-butyl 2-(2-羟基乙基)哌嗪-1-羧酸はどのように保存すればよいですか?

Tert-butyl 2-(2-羟基乙基)哌嗪-1-羧酸は、冷暗所で保存し、直射日光から遠ざけてください。容器は密閉し、高湿度や高温を避けて保管してください。

517866-79-4Tert-butyl 2-(2-hydr...

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.

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。