Prediction of the standard potentials for one-electron oxidation of N,N,N′,N′ tetrasubstituted p-phenylenediamines by calculation

文献情報

出版日 2021-09-02
DOI 10.1039/D1CP02315B
インパクトファクター 3.676
著者

Cecilie L. Andersen, Evanildo G. Lacerda, Jr, Jørn B. Christensen, Stephan P. A. Sauer, Ole Hammerich


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要旨

The formal potentials for the reversible one-electron oxidation of N,N,N′,N′ tetrasubstituted p-phenylenediamines in acetonitrile have been applied as a test set for benchmarking computational methods for a series of compounds with only small structural differences. The aim of the study is to propose a simple method for calculating the standard oxidation potentials, and therefore, the protocol is progressively developed by adding more terms in the energy expression. In addition, the effect of including implicit solvation models (IEFPCM, CPCM, and SMD), larger basis sets, and correlation methods are investigated. The oxidation potentials calculated using the G3MP2B3 approach with IEFPCM resulted in the best fit (R2 = 0.9624), but the slope of the correlation line, 0.74, is far from the optimal value, 1.00. B3LYP/6-311++G(d,p) and TPSSh/6-311++G(2d,p) yielded only slightly less consistent data (R2 = 0.9388 and R2 = 0.9425), but with much better slopes, 1.00 and 0.94, respectively. We conclude that it is important to investigate the basis set size and treatment of electron correlation when calculating oxidation potentials for N,N,N′,N′ tetrasubstituted p-phenylenediamines.

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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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