Basicity and Nucleophilicity Effect in Charge Transfer of AlH3-Base Adducts: Theoretical Approach

Abstract

Це дослідження дозволяє вивчити взаємодію кислоти Льюїса (AlH3) й основ Льюїса: CO; H2O; NH3; PH3; PC13; H2S; CN–; OH–; O2–2; F–; N(CH3)3; N2; N2H4; N2H2; C5H5N; C6H5-NH2. За допомогою розрахунків теорії DFT з функціоналом B3LYP з використанням базового набору 6-31G(d,p) і з метою перевірки впливу як донора, так і акцептора на утворення різних адуктів ми зосередилися головним чином на розрахунку енергетичної щілини ∆EВЗМО НВМО, енергії Гіббса ∆G, кута (θ) в основі AlH3 та величини енергії взаємодії Einter. Також розраховані кілька параметрів реакційної здатності (індекс електрофільності (ω), нуклеофільність (N), хімічний потенціал (μ), жорсткість (η) і поляризовність (α)), щоб визначити слабку взаємодію та розрізнити нуклеофільність і основність різних основ Льюїса. Результати показали, що електронне перенесення заряду оцінюється як важливе в системах, де встановлено взаємодію між Al та аніонними основами, а сила донора електронів є передбачуваною для O–2, F–, OH– і CN–. Організація псевдотетраедричних адуктів залежить від геометричних параметрів (довжини зв’язку та кута θ) й енергій Гіббса ∆G, які характеризують головну стабільність.This study permits to explore the interactions involved in Lewis acid (AlH3) and Lewis bases: CO; H2O; NH3; PH3; PC13; H2S; CN–; OH–; O2–2; F–; N(CH3)3; N2; N2H4; N2H2; C5H5N; C6H5-NH2. By means of DFT theory calculations with B3LYP functional using 6-31G(d,p) basis set and in order to check the effects of both the donor and the acceptor in the establishment of the different adducts we focused mainly on the calculation of the energetic gap ∆EHOMO-LUMO, Gibbs energies ∆G, the angle (θ) in AlH3-base and the interaction energy values Einter. The several parameters of the reactivity (electrophilicity index (ω), nucleophilicity (N), chemical potential (μ), hardness (η), and polarizability (α)) are also calculated to define the weak interaction as well as to distinguish between the nucleophilicity and basicity of different Lewis bases. The results showed that the electronic charge transfer is estimated to be important in the systems where the interaction is established between Al and anionic bases, and the electron donor power is predictable for O–2, F–, OH–, and CN–. The pseudo-tetrahedral adduct arrangements depend on the parameter geometries (bond length interaction and θ angle) and Gibbs energies ∆G characterizing the main stability.