طراحی لیگاندهای گازانبری فولرن از روش واکنش حلقه زائی

عنافچه, مریم; حسین غانمی, سارا

طراحی لیگاندهای گازانبری فولرن از روش واکنش حلقه زائی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی، دانشکده فیزیک-شیمی، دانشگاه الزهرا (س) تهران، ایران

چکیده

به منظور طراحی نسل جدیدی از لیگاندهای گازانبری فولرن، واکنش‌های حلقه زائی [2+3] قفس فولرن C₂₀ با مشتقات آزومتین ایلید RHC-NH⁺=CHR مطالعه شد. مقدارهای منفی واکنش‌های حلقه زائی گرماده بودن تشکیل فولرن های گازانبری مورد نظر را نشان می دهد. بررسی اثر ماهیت بازوهای جانبی بر روی لیگاندهای گازانبری فولرن بر پایه اوربیتال‌های مولکولی نشان می دهد که انرژی واکنش با انرژی اوربیتال‌های هومو دو قطبی های واکنش دهنده ارتباط دارد. پایداری کمپلکس های فلز-لیگاند از عدم استقرار جفت الکترون های تنهای اتم‌های نیتروژن دهنده به اوربیتال‌های ضدپیوندی فلز واسطه ناشی می شود. بر اساس نتیجه‌های حاضر، قوی‌ترین برهمکنش به دلیل عدم استقرار جفت الکترون های تنهای نیتروژن مرکزی به اوربیتال‌های ضدپیوندی فلز واسطه است که به وسیله برهمکنش جفت‌های الکترون های تنهای نیتروژن‌های بازوهای جانبی با اوربیتال‌های ضد پیوندی فلز واسطه دنبال می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

شیمی محاسباتی

مراجع

[1] Lawrence M.A.W., Green K.-A., Nelson P.N., Lorraine S.C., Review: Pincer ligands-Tunable Versatile and Applicable. Polyhedron, 143: 11-27 (2018).

[2] Moulton C.J., Shaw B.L., Transition Metal-Carbon Bonds. Part XLII. Complexes of Nickel, Palladium, Platinum, Rhodium and Iridium with the Tridentate Ligand 2,6-bis[(di-tert-butylphosphino)-methyl]phenyl. J. Chem. Soc. Dalton Trans., 11: 1020-1024 (1976).

[3] Ahmad R., Saleem I., Clean Hydrogen Energy and Electric Power Production with CO₂Capturing by Using Coal Gasification. IJCCE, 35(4): 143-152 (2016).

[4] O'Reilly M.E., Veige A.S., Trianionic Pincer and Pincer-Type Metal Complexes and Catalysts. Chem. Soc. Rev., 43: 6325-6369 (2014).

[5] Deng Q-H., Melen R.L., Gade L.H., Anionic Chiral Tridentate N-Donor Pincer Ligands in Asymmetric Catalysis. Acc. Chem. Res., 47: 3162-3173 (2014).

[6] جدی زاهد ج.، رستمی ب.، بررسی تغییرهای تراوایی به دلیل رسوب نمک در فرایند ترسیب گاز کربن دی اکسید، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)36: 187 تا 197 (1396).

[7] Morales-Morales D., Jensen C.M., The Chemistry of Pincer Compounds, Elsevier, Amsterdam, (2007).

[8] Szabo K.J., Wendt O.F., Pincer and Pincer-Type Complexes: Applications in Organic Synthesis and Catalysis, Wiley-VCH, Germany, (2014).

[9] صابری مقدم ع.، نوذری ع.، بررسی عملکرد کاتالیست صنعتی فرایند ریفرمینگ بخار آب با متان در شرایط گوناگون، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)36: 105 تا 115 (1396).

[10] Bauer G., Hu X., Recent Developments of Iron Pincer Complexes for Catalytic Applications. Inorg. Chem. Front., 6: 741–765 (2016).

[11] Peris E., Crabtree R.H., Key Factors in Pincer Ligand Design, Chem. Soc. Rev., 47: 1959-1968 (2018).

[12] Choi J., MacArthur A.H.R., Brookhart M., Goldman A.S., Dehydrogenation and Related Reactions Catalyzed by Iridium Pincer Complexes. Chem. Rev., 111: 1761-1779 (2011).

[13] van Koten G., Milstein D., "Organometallic Pincer Chemistry", Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg (2013).

[14] Deng Q-H., Melen R.L., Gade L.H., Anionic Chiral Tridentate N-Donor Pincer Ligands in Asymmetric Catalysis. Acc Chem. Res., 47: 3162-3173 (2014).

[15] Prato M., Maggini M., Fulleropyrrolidines: a Family of Full-Fledged Fullerene Derivatives. Acc. Chem. Res., 31: 519-526 (1998).

[16] Souzangarzadeh S., 1,3-Dipolar Cycloaddition Reaction of Nitrile Oxides to Isatin Imines. IJCCE, 35(1): 31-35 (2016).

[17] Illescas B.M., Martín N., [60]Fullerene Adducts with Improved Electron Acceptor Properties. Org. Chem., 65: 5986-5995 (2000).

[18] Lu X., Tian F., Xu X., Wang N.Q., Zhang Q., Theoretical Exploration of the 1,3-dipolar Cycloadditions Onto the Sidewalls of (n, n) Armchair Single-Wall Carbon Nanotubes. J. Am. Chem. Soc., 125: 10459-10464 (2003).

[19] Osuna S. Houk K.N., Cycloaddition Reactions of Butadiene and 1,3‐Dipoles to Curved Arenes, Fullerenes, and Nanotubes: Theoretical Evaluation of the Role of Distortion Energies on Activation Barriers. Chem. Eur. J., 15: 13219-13231 (2009).

[20] Osuna S., Swart M., Solá M., Dispersion Corrections Essential for the Study of Chemical Reactivity in Fullerenes. J. Phys. Chem. A, 115: 3491-3496 (2011).

[21] Anafcheh M., Ghafouri R., Mono- Andmultiply-Functionalized Fullerene derivatives through 1,3-dipolar Cycloadditions: A DFT Study, Physica. E., 56: 351–356 (2014).

[22] Georgakilas V., Bourlinos A., Gournis D., Tsoufis T., Trapalis C., Mateo-Alonso A., Prato M., Multipurpose Organically Modified Carbon Nanotubes: from Functionalization to Nanotube Composites. J. Am. Chem. Soc., 130: 8733-8740 (2008).

[23] Ess D.H., Houk K.N., Distortion/interaction energy control of 1, 3-dipolar cycloaddition reactivity. J. Am. Chem. Soc, 129: 10646-10647 (2007).

[24] Ess D.H., Houk K.N., Theory of 1,3-Dipolar Cycloadditions: Distortion/Interaction and Frontier Molecular Orbital Models. J. Am. Chem. Soc., 130: 10187-10198 (2008).

[25] Zhao Y., Truhlar D.G., The M06 Suite of Density Functionals for Main Group thermochemistry, Thermochemical Kinetics, Noncovalent Interactions, Excited States, and Transition Elements: Two New Functionals and Systematic Testing of Four M06-Class Functionals and 12 other Functional, Theor. Chem. Account., 120: 215-241 (2008).

[26] Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., Robb M.A., Cheeseman J.R., Zakrzewski V.G., Montgomery Jr J.A., Stratmann R.E., Burant J.C., Dapprich S., Millam J.M., Daniels A.D., Kudin K.N., Strain M.C., Farkas O., Tomasi J., Barone V., Cossi M., Cammi R., Mennucci B., Pomelli C., Adamo C., Clifford S., Ochterski J., Petersson G.A., Ayala P.Y., Cui Q., Morokuma K., Malick D.K., Rabuck A.D., Raghavachari K., Foresman J.B., Cioslowski J., Ortiz J.V., Baboul A.G., Stefanov B.B., Liu G., Liashenko A., Piskorz P., Komaromi I., Gomperts R., Martin R.L., Fox D.J., Keith T., Al-Laham M.A., Peng C.Y., Nanayakkara A., Gonzalez C., Challacombe M., Gill P.M.W., Johnson B., Chen W., Wong M.W., Andres J.L., Gonzalez C., Head- Gordon M., Replogle E.S., Pople J.A., Gaussian 98, Gaussian Inc, Pittsburgh PA (1998).

[27] Diefenbach A., Bickelhaupt F.M., Activation of H–H, C–H, C–C and C–Cl Bonds by Pd(0). Insight from the Activation Strain Model, J. Phys. Chem. A., 108: 8460-8466 (2004).