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Electrostatics for probing lone pairs and their interactions
Journal of Computational Chemistry ( IF 3.4 ) Pub Date : 2017-11-01 , DOI: 10.1002/jcc.25082 Padinjare Veetil Bijina 1 , Cherumuttathu H. Suresh 1 , Shridhar R. Gadre 2
Journal of Computational Chemistry ( IF 3.4 ) Pub Date : 2017-11-01 , DOI: 10.1002/jcc.25082 Padinjare Veetil Bijina 1 , Cherumuttathu H. Suresh 1 , Shridhar R. Gadre 2
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The value of the molecular electrostatic potential minimum (Vmin) and its topographical features (position, as well as the eigenvalues and eigenvectors of the corresponding Hessian matrix) are recently proposed as the criteria for characterizing a lone pair (Kumar A. et al., J. Phys. Chem. 2014, A118, 526). This electrostatic characterization of lone pairs is examined for a large number of small molecules employing MP4/6‐311++G(d,p)//MP2/6‐311++G(d,p) theory. The eigenvector of the Hessian matrix corresponding to its largest eigenvalue (λmax), is found to be directed toward the lone pair‐bearing‐atom, with λmax showing a strong linear correlation with Vmin. Large magnitudes of Vmin and λmax indicate a charge‐dense lone pair. The topographical features of Vmin are seen to provide insights into the interactive behavior of the molecules with model electrophiles, viz. HF, CO2, and Li+. In all the complexes of HF and majority of the other complexes, the interaction energy (Eint) correlates well with the respective Vmin, value, but for some deviations occurring due to other competing secondary interactions. The electrostatic interactions are found to be highly directional in nature as the orientation of interacting atom correlates strongly to the position of lone pair. In summary, the present study on a large number of test molecules shows that electrostatics is able to probe lone pairs in molecules and offers a simple interpretation of chemical reactivity. © 2017 Wiley Periodicals, Inc.
中文翻译：
用于探测孤对电子及其相互作用的静电学
分子静电势最小值 (Vmin) 的值及其地形特征（位置，以及相应 Hessian 矩阵的特征值和特征向量）最近被提出作为表征孤对的标准（Kumar A. et al., J. Phys. Chem. 2014, A118, 526)。使用 MP4/6-311++G(d,p)//MP2/6-311++G(d,p) 理论对大量小分子的孤对静电特性进行了检查。与最大特征值 (λmax) 相对应的 Hessian 矩阵的特征向量被发现指向孤对承载原子，其中 λmax 与 Vmin 显示出很强的线性相关性。较大的 Vmin 和 λmax 表示电荷密集孤对。Vmin 的地形特征被认为提供了对分子与模型亲电试剂的交互行为的洞察，即。HF、CO2 和 Li+。在 HF 的所有配合物和大多数其他配合物中，相互作用能 (Eint) 与各自的 Vmin 值相关性很好，但由于其他竞争性次级相互作用而发生的一些偏差。发现静电相互作用本质上是高度定向的，因为相互作用原子的方向与孤对电子的位置密切相关。总之，目前对大量测试分子的研究表明，静电能够探测分子中的孤对电子，并提供对化学反应性的简单解释。© 2017 威利期刊公司。在 HF 的所有配合物和大多数其他配合物中，相互作用能 (Eint) 与各自的 Vmin 值相关性很好，但由于其他竞争性次级相互作用而发生的一些偏差。发现静电相互作用本质上是高度定向的，因为相互作用原子的方向与孤对电子的位置密切相关。总之，目前对大量测试分子的研究表明，静电能够探测分子中的孤对电子，并提供对化学反应性的简单解释。© 2017 威利期刊公司。在 HF 的所有配合物和大多数其他配合物中，相互作用能 (Eint) 与各自的 Vmin 值相关性很好，但由于其他竞争性次级相互作用而发生的一些偏差。发现静电相互作用本质上是高度定向的，因为相互作用原子的方向与孤对电子的位置密切相关。总之，目前对大量测试分子的研究表明，静电能够探测分子中的孤对电子，并提供对化学反应性的简单解释。© 2017 威利期刊公司。发现静电相互作用本质上是高度定向的，因为相互作用原子的方向与孤对电子的位置密切相关。总之，目前对大量测试分子的研究表明，静电能够探测分子中的孤对电子，并提供对化学反应性的简单解释。© 2017 威利期刊公司。发现静电相互作用本质上是高度定向的，因为相互作用原子的方向与孤对电子的位置密切相关。总之，目前对大量测试分子的研究表明，静电能够探测分子中的孤对电子，并提供了对化学反应性的简单解释。© 2017 威利期刊公司。
更新日期：2017-11-01
中文翻译：
用于探测孤对电子及其相互作用的静电学
分子静电势最小值 (Vmin) 的值及其地形特征（位置，以及相应 Hessian 矩阵的特征值和特征向量）最近被提出作为表征孤对的标准（Kumar A. et al., J. Phys. Chem. 2014, A118, 526)。使用 MP4/6-311++G(d,p)//MP2/6-311++G(d,p) 理论对大量小分子的孤对静电特性进行了检查。与最大特征值 (λmax) 相对应的 Hessian 矩阵的特征向量被发现指向孤对承载原子，其中 λmax 与 Vmin 显示出很强的线性相关性。较大的 Vmin 和 λmax 表示电荷密集孤对。Vmin 的地形特征被认为提供了对分子与模型亲电试剂的交互行为的洞察，即。HF、CO2 和 Li+。在 HF 的所有配合物和大多数其他配合物中，相互作用能 (Eint) 与各自的 Vmin 值相关性很好，但由于其他竞争性次级相互作用而发生的一些偏差。发现静电相互作用本质上是高度定向的，因为相互作用原子的方向与孤对电子的位置密切相关。总之，目前对大量测试分子的研究表明，静电能够探测分子中的孤对电子，并提供对化学反应性的简单解释。© 2017 威利期刊公司。在 HF 的所有配合物和大多数其他配合物中，相互作用能 (Eint) 与各自的 Vmin 值相关性很好，但由于其他竞争性次级相互作用而发生的一些偏差。发现静电相互作用本质上是高度定向的，因为相互作用原子的方向与孤对电子的位置密切相关。总之，目前对大量测试分子的研究表明，静电能够探测分子中的孤对电子，并提供对化学反应性的简单解释。© 2017 威利期刊公司。在 HF 的所有配合物和大多数其他配合物中，相互作用能 (Eint) 与各自的 Vmin 值相关性很好，但由于其他竞争性次级相互作用而发生的一些偏差。发现静电相互作用本质上是高度定向的，因为相互作用原子的方向与孤对电子的位置密切相关。总之，目前对大量测试分子的研究表明，静电能够探测分子中的孤对电子，并提供对化学反应性的简单解释。© 2017 威利期刊公司。发现静电相互作用本质上是高度定向的，因为相互作用原子的方向与孤对电子的位置密切相关。总之，目前对大量测试分子的研究表明，静电能够探测分子中的孤对电子，并提供对化学反应性的简单解释。© 2017 威利期刊公司。发现静电相互作用本质上是高度定向的，因为相互作用原子的方向与孤对电子的位置密切相关。总之，目前对大量测试分子的研究表明，静电能够探测分子中的孤对电子，并提供了对化学反应性的简单解释。© 2017 威利期刊公司。
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