Density functional theory calculations have been performed to elucidate the electronic structure and bonding scenario in various carbene‐borane (LBX3) and carbene‐alane (LAlX3) compounds (X = ‐H, ‐Me, ‐Cl, ‐Ph, ‐C6F5). We have performed extended transition state (ETS) analysis to reveal the nature of the donor‐acceptor bonds (Ccarb−E; E = B, Al) and also for the assessment of the intrinsic donor‐acceptor strength in this class of compounds. Our computations suggest that the Ccarb−Al bonds in all the LAlX3 adducts have substantially higher electrostatic nature than covalent character. Conversely, the nature of the Ccarb−B bonds in LBX3 have a strong dependence on the electronic nature of both carbene and borane. Moreover, unlike alanes in LAlX3, the intrinsic Lewis acid strength of the boranes in LBX3 has a strong dependence on the electronic nature of the carbenes. We have also explored the correlation of the interaction energies (ΔEint) with various bonding parameters i.e. geometrical and Natural bond orbital (NBO) parameters of LEH3. Furthermore, natural orbital for chemical valence (NOCV) calculations are performed to have a qualitative understanding of the relative σ‐donating and π‐accepting abilities of the carbenes in LEH3. Additionally, we have investigated the abilities of carbenes to activate the B−H bonds in BH3 and pinacolborane. ETS analysis shows a strong dependence of the B−H activation barriers on the distortion energies of both carbene and borane fragments.

中文翻译：

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稳定碳烯-硼烷和碳烯-烷烃化合物的协同供体-受体相互作用：理论研究

进行了密度泛函理论计算，以阐明各种卡宾-硼烷（LBX3）和卡宾-铝烷（LAlX3）化合物（X = -H，-Me，-Cl，-Ph，-C6F5）的电子结构和键合情况。我们进行了扩展的过渡态（ETS）分析，以揭示供体-受体键的性质（Ccarb-E； E = B，Al），并评估了这类化合物的内在供体-受体强度。我们的计算表明，所有LAlX3加合物中的Ccarb-Al键均具有比共价键特性更高的静电性质。相反，LBX3中Ccarb-B键的性质强烈依赖于卡宾和硼烷的电子性质。而且，与LAlX3中的丙氨酸不同，LBX3中硼烷的内在路易斯酸强度强烈依赖于卡宾的电子性质。我们还探索了相互作用能（ΔEint）与各种键合参数（即LEH3的几何和自然键轨道（NBO）参数）之间的相关性。此外，进行了化学价自然轨道（NOCV）计算，以定性地了解LEH3中碳烯相对的σ供体和π接受能力。此外，我们研究了碳烯激活BH3和频哪醇硼烷中BH键的能力。ETS分析表明BH活化势垒对卡宾和硼烷片段的畸变能具有很强的依赖性。我们还探索了相互作用能（ΔEint）与各种键合参数（即LEH3的几何和自然键轨道（NBO）参数）之间的相关性。此外，进行了化学价的自然轨道（NOCV）计算，以定性地了解LEH3中碳烯相对的σ供体和π接受能力。此外，我们研究了碳烯激活BH3和频哪醇硼烷中BH键的能力。ETS分析表明BH活化势垒对卡宾和硼烷片段的畸变能具有很强的依赖性。我们还探索了相互作用能（ΔEint）与各种键合参数（即LEH3的几何和自然键轨道（NBO）参数）之间的相关性。此外，进行了化学价自然轨道（NOCV）计算，以定性地了解LEH3中碳烯相对的σ供体和π接受能力。此外，我们研究了碳烯激活BH3和频哪醇硼烷中BH键的能力。ETS分析表明BH活化势垒对卡宾和硼烷片段的畸变能具有很强的依赖性。对化学价的自然轨道（NOCV）进行计算，以定性地了解LEH3中碳烯相对的σ供体和π接受能力。此外，我们研究了碳烯活化BH3和频哪醇硼烷中BH键的能力。ETS分析表明BH活化势垒对卡宾和硼烷片段的畸变能具有很强的依赖性。对化学价的自然轨道（NOCV）进行计算，以定性地了解LEH3中碳烯相对的σ供体和π接受能力。此外，我们研究了碳烯激活BH3和频哪醇硼烷中BH键的能力。ETS分析表明BH活化势垒对卡宾和硼烷片段的畸变能具有很强的依赖性。