为了通过MEP(分子能量投影)和QTAIM/NCIPlot分析方法,突出NH?O、CH?O以及CH?π相互作用在稳定两种离散双核锌化合物的一维超分子组装结构中的作用

《Polyhedron》:To highlight the roles of NH?O, CH?O, and CH?π interactions in stabilizing 1D supramolecular assemblies of two discrete dinuclear zinc compounds by MEP and QTAIM/NCIPlot analysis

【字体: 时间:2025年07月24日 来源:Polyhedron 2.4

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  本文合成了两种二核锌化合物,通过单晶X射线衍射确认结构,并发现其通过NH…O和CH…O氢键形成一维超分子链,DFT分析揭示了分子间相互作用与电子分布关系。

  

摘要

在本文中,我们报道了两种双核锌化合物[(μ-OAc)2Zn2L1(OAc)](1)和[(μ-OAc)2Zn2L2(OAc)]?H2O(2)的合成与表征。这两种化合物分别使用了两种四齿配体HL1(2-(((2-(二乙氨基)乙基)氨基)甲基)-6-甲氧基苯酚)和HL2(2-(((2-(二甲基氨基)乙基)氨基)甲基)-6-乙氧基苯酚)。其结构通过单晶X射线衍射分析得到了确认。化合物12在固态下均形成了1维的超分子链,这是通过N-H?O和C-H?O氢键相互作用实现的。密度泛函理论(DFT)分析首先通过计算分子内的最大正负电势区域来进行。

引言

长期以来,许多锌化合物被广泛用于制造各种光电子和光子器件[[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]]。锌化合物在化学生物学和医学化学中的重要性也是众所周知的[[9], [10], [11], [12], [13], [14]]。文献还显示,生物学家和化学家利用一些锌化合物来模拟多种金属酶的催化能力[[15], [16], [17], [18], [19], [20]]。锌化合物能够降解水溶液中的有机染料(如亚甲蓝等)这一特性也在文献中有报道[[21], [22], [23], [24], [25], [26]]。此外,锌化合物的强荧光特性也被用于检测硝基芳香族炸药,利用其荧光响应的变化来实现这一目的[[27], [28], [29], [30], [31], [32], [33], [34], [35]]。锌位于元素周期表的第12族,具有3d104s2的电子构型,因此它属于d10系统,在任何几何构型中都不包含CFSE。这为锌提供了多种配位几何形式,例如四面体、三角双锥体、四方锥体、八面体等[[36], [37], [38], [39], [40], [41], [42]]。许多双核和多核锌化合物是通过使用不同的salen型NNOO供体、三齿NNO供体(如水杨醛亚胺Schiff碱)及其还原衍生物合成的,这些配体利用了酚氧原子的桥接能力[[43], [44], [45], [46], [47], [48], [49], [50]]。这些化合物在固态结构中的非共价相互作用也非常有趣,已经得到了晶体工程师和超分子化学家的深入研究[[37],[51], [52], [53], [54], [55], [56], [57]]。虽然其他非共价相互作用(如π?π、C-H?π、阳离子π、σ-空穴相互作用等)也被用来形成有趣的超分子系统,但氢键由于其方向性和强度而受到了广泛关注。在本研究中,我们使用了两种四齿N2O2供体还原Schiff碱HL1和HL2来合成两种通过醋酸桥连接的双核锌化合物[(μ-OAc)2Zn2L1(OAc)](1)和[(μ-OAc)2Zn2L2(OAc)]?H2O(2),并对它们进行了结构表征。这两种化合物通过NH?O和CH?O氢键以及CH?π相互作用形成了超分子聚合物。MEP和QTAIM/NCIPlot分析进一步强调了这些相互作用在稳定这些结构中的作用。

实验部分

所有试剂级起始原料和溶剂均来自Sigma-Aldrich公司,在市场上容易购买,无需进一步纯化。

合成方法

按照文献方法[[74], [75], [76], [77], [78], [79], [80], [81]],将N,N-二乙基-1,2-二氨基乙烷或N,N-二甲基-1,2-二氨基乙烷与3-甲氧基水杨醛或3-乙氧基水杨醛以等摩尔比混合后进行回流反应,生成N2O2供体Schiff碱配体。随后使用硼氢化钠作为温和的还原剂,制备这些Schiff碱配体的还原衍生物(HL1和HL2)[[69], [70], [71]]。HL1和HL2与锌反应后...

结论

在本研究中,我们成功合成并表征了两种能够形成一维超分子聚合物的双核化合物(12)。在这些超分子聚合物中,广泛的氢键网络(包括化合物2中桥接水分子的贡献)促进了分子的组装,使得相互作用能量显著(例如,化合物2的相互作用能量为?35.1 kcal/mol)。MEP和QTAIM/NCIPlot分析进一步强调了NH?O、CH?O和CH?π相互作用在稳定这些结构中的作用。

作者贡献声明

Biplab Halder: 实验研究,数据分析。Puspendu Middya: 初稿撰写,实验研究。Antonio Frontera: 初稿撰写,实验研究,数据分析,概念构思。Shouvik Chattopadhyay: 审稿与编辑,监督工作,概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

P. Middya衷心感谢UGC-NFSC(印度)提供的资深研究奖学金。
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