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Cage-size effects on the encapsulation of P2 by fullerenes
Journal of Computational Chemistry ( IF 3.4 ) Pub Date : 2022-05-12 , DOI: 10.1002/jcc.26884 Enric Sabater 1, 2 , Miquel Solà 2 , Pedro Salvador 2 , Diego M Andrada 1
Journal of Computational Chemistry ( IF 3.4 ) Pub Date : 2022-05-12 , DOI: 10.1002/jcc.26884 Enric Sabater 1, 2 , Miquel Solà 2 , Pedro Salvador 2 , Diego M Andrada 1
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The classic pnictogen dichotomy stands for the great contrast between triply bonding very stable N2 molecules and its heavier congeners, which appear as dimers or oligomers. A banner example involves phosphorus as it occurs in nature as P4 instead of P2, given its weak π-bonds or strong σ-bonds. The P2 synthetic value has brought Lewis bases and metal coordination stabilization strategies. Herein, we discuss the unrealized encapsulation alternative using the well-known fullerenes' capability to form endohedral and stabilize otherwise unstable molecules. We chose the most stable fullerene structures from Cn (n = 50, 60, 70, 80) and experimentally relevant from Cn (n = 90 and 100) to computationally study the thermodynamics and the geometrical consequences of encapsulating P2 inside the fullerene cages. Given the size differences between P2 and P4, we show that the fullerenes C70–C100 are suitable cages to side exclude P4 and host only one molecule of P2 with an intact triple bond. The thermodynamic analysis indicates that the process is favorable, overcoming the dimerization energy. Additionally, we have evaluated the host-guest interaction to explain the origins of their stability using energy decomposition analysis.
中文翻译：
笼子大小对富勒烯包封 P2 的影响
经典的 pnictogen 二分法代表三键非常稳定的 N 2分子与其较重的同系物之间的巨大对比，它们以二聚体或低聚物的形式出现。一个典型的例子涉及磷，因为它在自然界中以 P 4而不是 P 2的形式出现，因为它具有弱的 π 键或强的 σ 键。P 2的合成价值带来了路易斯碱和金属配位稳定策略。在此，我们讨论了使用众所周知的富勒烯形成内嵌体和稳定其他不稳定分子的能力的未实现的封装替代方案。我们从 C n (n = 50, 60, 70, 80)中选择了最稳定的富勒烯结构，并从 C n中选择了实验相关的结构（n = 90 和 100）计算研究热力学和将 P 2封装在富勒烯笼内的几何结果。考虑到 P 2和 P 4之间的大小差异，我们表明富勒烯 C 70 –C 100是合适的笼子以侧排斥 P 4并且仅容纳一个具有完整三键的 P 2分子。热力学分析表明该过程是有利的，克服了二聚化能量。此外，我们还评估了主客体相互作用，以使用能量分解分析来解释其稳定性的起源。
更新日期：2022-05-12
中文翻译：
笼子大小对富勒烯包封 P2 的影响
经典的 pnictogen 二分法代表三键非常稳定的 N 2分子与其较重的同系物之间的巨大对比，它们以二聚体或低聚物的形式出现。一个典型的例子涉及磷，因为它在自然界中以 P 4而不是 P 2的形式出现，因为它具有弱的 π 键或强的 σ 键。P 2的合成价值带来了路易斯碱和金属配位稳定策略。在此，我们讨论了使用众所周知的富勒烯形成内嵌体和稳定其他不稳定分子的能力的未实现的封装替代方案。我们从 C n (n = 50, 60, 70, 80)中选择了最稳定的富勒烯结构，并从 C n中选择了实验相关的结构（n = 90 和 100）计算研究热力学和将 P 2封装在富勒烯笼内的几何结果。考虑到 P 2和 P 4之间的大小差异，我们表明富勒烯 C 70 –C 100是合适的笼子以侧排斥 P 4并且仅容纳一个具有完整三键的 P 2分子。热力学分析表明该过程是有利的，克服了二聚化能量。此外，我们还评估了主客体相互作用，以使用能量分解分析来解释其稳定性的起源。
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