SCOPUS
SCIE
Anisotropic and amphoteric characteristics of diverse carbenes
저자
Kim, Dong Yeon ; Yang, D. ChangMo ; Madridejos, Jenica Marie L. ; Hajibabaei, Amir ; Baig, Chunggi ; Kim, Kwang S.
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2018
작성언어
-등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
13722-13733(12쪽)
제공처
<P>Despite its key importance in carbene chemistry, the amphoteric (<I>i.e.</I>, both nucleophilic and electrophilic) behavior of the divalent carbon atom (:C) in carbenes is not well understood. The electrostatic potential (EP) around :C is often incorrectly described by simple isotropic atomic charges (particularly, as in singlet CF2); therefore, it should be described by the multipole model, which can illustrate both negative and positive EPs, favoring the positively and negatively charged species that are often present around :C. This amphotericity is much stronger in the singlet state, which has more conspicuous anisotropic charge distribution than the triplet state; this is validated by the complexation structures of carbenes interacting with Na<SUP>+</SUP>, Cl<SUP>−</SUP>, H2O, and Ag<SUP>+</SUP>. From the study of diverse carbenes [including CH2, CLi2/CNa2, CBe2/CMg2, CF2/CCl2, C(BH2)2/C(AlH2)2, C(CH3)2/C(SiH3)2, C(NH2)2/C(PH2)2, cyclic systems of C(CH2)2/C(CH)2, C(BHCH)2, C(CH2CH)2/C(CHCH)2, and C(NHCH)2/C(NCH)2], we elucidate the relationships between the electron configurations, electron accepting/donating strengths of atoms attached to :C, π conjugation, singlet-triplet energy gaps, anisotropic hard wall radii, anisotropic electrostatic potentials, and amphotericities of carbenes, which are vital to carbene chemistry. The (σ<SUP>2</SUP>, π<SUP>2</SUP> or σπ) electronic configuration associated with :C on the :CA2 plane (where A is an adjacent atom) in singlet and triplet carbenes largely governs the amphoteric behaviors along the :C tip and :C face-on directions. The :C tip and :C face-on sites of σ<SUP>2</SUP> singlet carbenes tend to show negative and positive EPs, favoring nucleophiles and electrophiles, respectively; meanwhile, those of π<SUP>2</SUP> singlet carbenes, such as very highly π-conjugated 5-membered cyclic C(NCH)2, tend to show the opposite behavior. Open-shell σπ singlet (such as highly π-conjugated 5-membered cyclic C(CHCH)2) and triplet carbenes show less anisotropic and amphoteric behaviors.</P>
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