Диводородная связь

В химии диводородная связь — это разновидность водородной связи , взаимодействие между гидридной связью металла и группой OH или NH или другим донором протона . При радиусе Ван-дер-Ваальса 1,2 Å атомы водорода обычно не приближаются к другим атомам водорода ближе, чем на 2,4 Å. Однако близкие подходы около 1,8 Å характерны для диводородной связи. ^[1]

Гидриды бора

Ранний пример этого явления приписывают Брауну и Хезелтайну. ^[2] Они наблюдали интенсивные поглощения в ИК-диапазонах 3300 и 3210 см-1. ⁻¹ для раствора (CH ₃ ) ₂ NHBH ₃ . Полоса более высокой энергии соответствует нормальному колебанию N-H, тогда как полоса более низкой энергии соответствует той же связи, которая взаимодействует с B-H. При разбавлении раствора 3300 см ⁻¹ полоса увеличилась в интенсивности и 3210 см ⁻¹ полоса уменьшилась, что указывает на межмолекулярную ассоциацию.

Интерес к диводородной связи возобновился после кристаллографической характеристики молекулы H ₃ NBH ₃ . В этой молекуле, подобно той, которую изучали Браун и Хейзелтин, атомы водорода на азоте имеют частичный положительный заряд, обозначаемый H. ^д+, а атомы водорода бора имеют частичный отрицательный заряд, часто обозначаемый H ^д-. ^[3] Другими словами, амин представляет собой протонную кислоту, а борановый конец – гидридный. Полученный B−H ^...Притяжение H-N стабилизирует молекулу как твердое тело. Напротив, родственное вещество этан , H ₃ CCH ₃ , представляет собой газ с температурой кипения на 285 °C ниже. Поскольку в реакции участвуют два водородных центра, взаимодействие называется диводородной связью. Предполагается, что образование диводородной связи предшествует образованию H ₂ в результате реакции гидрида и протонной кислоты. Очень короткая диводородная связь наблюдается в NaBH ₄ ·2H ₂ O с контактами H–H 1,79, 1,86 и 1,94 Å. ^[1]

Координационная химия

В этом комплексе иридия между гидроксипиридином и гидридным лигандом существует диводородная связь.

Обычно считается, что протонирование гидридных комплексов переходных металлов происходит за счет диводородной связи. ^[4] Этот тип взаимодействия H-H отличается от взаимодействия связи H-H в комплексах переходных металлов, в которых диводород связан с металлом. ^[5]

В нейтральных соединениях

Было высказано предположение, что так называемые взаимодействия водород-водородных связей происходят между двумя нейтральными несвязывающими атомами водорода из атомов в теории молекул , в то время как существование аналогичных взаимодействий было показано экспериментально. ^[6] Многие из этих типов диводородных связей были идентифицированы в молекулярных агрегатах. ^[7]

Примечания

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Кустельчан, Раду; Джексон, Джеймс Э. (1 июля 2001 г.). «Двуводородная связь: структура, энергетика и динамика». хим. Преподобный . 101 (7): 1963–1980. дои : 10.1021/cr000021b . ПМИД 11710237 .
^ Браун, член парламента; Хезелтайн, RW (1968). «Координированный BH3 как группа акцептора протона в водородной связи». хим. Коммун . 23 (23): 1551–1552 Искандар. дои : 10.1039/C19680001551 .
^ Крэбтри, Роберт Х.; Зигбан, Пер EM; Эйзенштейн, Одиль; Рейнгольд, Арнольд Л.; Кетцле, Томас Ф. (1 января 1996 г.). «Новое межмолекулярное взаимодействие: нетрадиционные водородные связи с элементно-гидридными связями в качестве акцептора протонов». Акк. хим. Рез . 29 (7): 348–354. дои : 10.1021/ar950150s . ПМИД 19904922 .
^ Наталья В. Белкова, Елена С. Шубина и Лина М. Эпштейн «Многообразный мир нетрадиционных водородных связей» Акк. хим. Рез. , 2005, 38, 624–631. два : 10.1021/ar040006j
^ Кубас, Грегори Дж. (31 августа 2001 г.). Комплексы дигидрогена металла и -связи - структура, теория и реакционная способность (1-е изд.). Спрингер. ISBN 0-306-46465-9 .
^ Ян, Лисюй; Хаббард, Томас А.; Кокрофт, Скотт Л. (2014). «Могут ли неполярные атомы водорода образовывать водородные связи?» . хим. Коммун . 50 (40): 5212–5214. дои : 10.1039/C3CC46048G . hdl : 20.500.11820/0fef66d7-1a77-449c-b94e-523b02ebf30f . ПМИД 24145311 .
^ Бахмутов, Владимир. I. Диводородные связи: принципы, эксперименты и приложения; John Wiley & Sons, Inc.: Хобокен, Нью-Джерси, 2008 г. ISBN 9780470180969 .

[ChemRev-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с Кустельчан, Раду; Джексон, Джеймс Э. (1 июля 2001 г.). «Двуводородная связь: структура, энергетика и динамика». хим. Преподобный . 101 (7): 1963–1980. дои : 10.1021/cr000021b . ПМИД 11710237 .

[2] Браун, член парламента; Хезелтайн, RW (1968). «Координированный BH3 как группа акцептора протона в водородной связи». хим. Коммун . 23 (23): 1551–1552 Искандар. дои : 10.1039/C19680001551 .

[3] Крэбтри, Роберт Х.; Зигбан, Пер EM; Эйзенштейн, Одиль; Рейнгольд, Арнольд Л.; Кетцле, Томас Ф. (1 января 1996 г.). «Новое межмолекулярное взаимодействие: нетрадиционные водородные связи с элементно-гидридными связями в качестве акцептора протонов». Акк. хим. Рез . 29 (7): 348–354. дои : 10.1021/ar950150s . ПМИД 19904922 .

[4] Наталья В. Белкова, Елена С. Шубина и Лина М. Эпштейн «Многообразный мир нетрадиционных водородных связей» Акк. хим. Рез. , 2005, 38, 624–631. два : 10.1021/ar040006j

[5] Кубас, Грегори Дж. (31 августа 2001 г.). Комплексы дигидрогена металла и -связи - структура, теория и реакционная способность (1-е изд.). Спрингер. ISBN 0-306-46465-9 .

[6] Ян, Лисюй; Хаббард, Томас А.; Кокрофт, Скотт Л. (2014). «Могут ли неполярные атомы водорода образовывать водородные связи?» . хим. Коммун . 50 (40): 5212–5214. дои : 10.1039/C3CC46048G . hdl : 20.500.11820/0fef66d7-1a77-449c-b94e-523b02ebf30f . ПМИД 24145311 .

[7] Бахмутов, Владимир. I. Диводородные связи: принципы, эксперименты и приложения; John Wiley & Sons, Inc.: Хобокен, Нью-Джерси, 2008 г. ISBN 9780470180969 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]