Доказ о јаким mетал-водоник интеракцијама у кристалним структурама комплекса прелазних метала

Abstract

Прва истраживања о метал-водоник интеракцијама појавила су се пре четири деценије и углавном су се фокусирала на платина (II) једињења [1]. Иако се метали обично не сматрају акцепторима у водоничним везама, доказано је да они могу играти важну улогу у овом типу нековалентних интеракција. Овде су приказани квантнохемијски и кристалографски докази о постојању веома јаких водоничних веза између молекула воде и различитих Ir, Rh, Pt и Pd комплекса [2]. Геометрије и енергије O-H/M интеракција су израчунате за модел системе који садрже молекул воде и квадратно-планарне ацетилацетонато комплексе Ir, Rh, Pt и Pd. Проучавани су како неутрални тако и негативно наелектрисани ацетилацетонато комплекси који садрже en, H2O, CO, CN- и OH- лиганде. Резултати квантнохемијских прорачуна су показали да [Ir(acac)(en)] комплекс гради најјаче O-H/M интеракције са водом (‒9,83 kcal/mol). На основу резултата квантнохемијских прорачуна претражена је Кембричка база кристалографских података да би се издвојиле све кристалне структуре које садрже O-H/M интеракције између комплекса Ir, Rh, Pd и Pt и O-H фрагмента. Резултати квантнохемијских прорачуна и анализа кристалних структура указују да O-H/M интеракције између неутралних комплекса и молекула воде које су проучаване у овом раду спадају међу најјаче водоничне везе између неутралних врста. Израчунате O-H/M интеракције између [Ir(acac)(en)] комплекса и молекула воде (‒9,83 kcal/mol) су знатно јаче од конвенционалне водоничне везе између два молекула воде (‒4,84 kcal/mol).

First studies of metal-hydrogen interactions were reported four decades ago and were mainly focused on platinum (II) compounds [1]. Although metals are not usually recognized as acceptors in hydrogen bonding, evidence showed that they can play important role in this type of noncovalent interactions. Here we present quantum chemical and crystalographic evidence of very strong hydrogen bonds between water molecule and different Ir, Rh, Pt and Pd complexes [2]. Geometries and energies of O-H/M interactions were calculated on model systems containing water molecule and square-planar acetylacetonato complexes of Ir, Rh, Pt and Pd atoms. Both neutral and negatively charged acetylacetonato complexes containing en, H2O, CO, CN- and OH- ligands were studied. Results of quantum chemical calculations revealed that [Ir(acac)(en)] complex forms the strongest O-H/M interactions with water (‒ 9.83 kcal/mol). Based on the results of quantum chemical calculations, Cambridge Structural Database was searched to find all crystal structures containing O-H/M interactions between complexes of Ir, Rh, Pd and Pt and O-H fragments. Results of quantum chemical calculations and analysis of crystal structures suggest that O-H/M interactions between neutral complexes and water molecule studied in this work are among the strongest hydrogen bonds between neutral species. Calculated O-H/M interaction between [Ir(acac)(en)] complex and water molecule (‒ 9.83 kcal/mol) is considerably stronger than conventional hydrogen bond between two water molecules (‒ 4.84 kcal/mol).