En stor samling dimolekylära vätebindningar med formen A – H … B, där AH är en alkyn, alkohol eller tiol och B = [Br–, Cl–, NH3, HCN] beräknas och utvärderas med Kohn-Sham täthetsfunktionalteori tillsammans med bassetet m062x/6-311+g(2df.2p). Dessa komplex utvärderas även med en punktladdningsmodell (som använder samma metod och basset), där atomerna i vätebindningsmottagaren B byts ut mot laddningar som passats för att återskapa laddningsfördelningen runt molekylen, med målet att separera och isolera de elektrostatiska och polariserande energikomponenterna från de totala interaktionsenergierna. Med hjälp av detta tillvägagångssätt visade det sig att vätebindningars komplexeringsenergi (i.e. interaktionsenergin med energikostnaden för att deformera atomkärnornas rymdgeometri borttagen), oberoende av karaktären hos monomeren AH eller B, till stor del består av elektrostatik och polarisation, medan laddningsutbyte, dispersion, och andra resttermer endast utgör en liten del av den totala interaktionen. Fördelningen mellan elektrostatik och polarisation varierar beroende på typen av monomerer i vätebindningen, men deras summa, den resulterande punktladdningsenergin, korrelerar linjärt (ΔECompl = 0.85ΔEPC ) med R2 = 0.995 över energiomfånget 0 < ΔECompl < 50 kcal mol–1. Detta blir ännu mer anmärkningsvärt då inkluderingen av komplexeringsenergierna från halogenbindningar i samma korrelation inte förändrar korrelationskoefficienten avsevärt, vilket indikerar att båda bindningstyperna består av samma energikomponenter även då bindningarna i sig är väldigt olika. / A large set of dimeric hydrogen bonds of the type A – H … B, where AH is an alkyne, alcohol, or thiol and B = [Br–, Cl–, NH3, HCN] are computed and evaluated using Kohn-Sham density functional theory together with the m062x/6-311+g(2df.2p) basis set. These complexes are also evaluated using a point charge (PC) approach (using the same method and basis set), where the atoms of the hydrogen bond acceptor B are substituted for charges that are optimized to reproduce the charge distribution of the molecule, with the purpose of separating and isolating the electrostatics- and polarization energy components of the interaction energies. Using this approach it was discovered that the complexation energy of hydrogen bonds (i.e.the interaction energy with the energy cost of nuclear deformation corrected for), independent on the nature of either monomer AH or B, are largely made up of electrostatics and polarization, while charge transfer, dispersion, and other rest terms only make up a small fraction of the total interaction. The composition of electrostatics and polarization vary depending on the type of monomers in the hydrogen bond, but their sum, the PC interaction energy, correlates linearly (ΔECompl = 0.85ΔEPC ) with R2 = 0.995 over an energy span of 0 < ΔECompl < 50 kcal mol–1. This is made even more remarkable by the inclusion of halogen bonded complexation energies in the same correlation without changing the correlation coefficient significantly, indicating that the two bond types are comprised of the same components even though they are remarkably different in origin.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-288970 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Nyberg Borrfors, André |
| Publisher | KTH, Tillämpad fysikalisk kemi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2020:198 |
Page generated in 0.003 seconds