Abstrakt

Fortgeschrittene Chemie: 2019 – Faszinierende Bor-Stickstoff-haltige Heteroaromaten: Elektronische Strukturanalyse – Anna Chrostowska

 Anna Chrostowska

 Die heteroaromatischen Verbindungen enthalten Bor (B), Stickstoff (N) und sind eine Familie von Heterocyclen, die isoelektronisch und isostrukturell zur Familie der herkömmlichen organischen Homologe sind, wie Monostickstoff, der Benzol, Naphthalin und Heterocyclen wie Pyrrol, Indol und Iso-Indol enthält. Ihre Entwicklung erhöht die strukturelle Vielfalt und den potenziellen Nutzen von aromatischen Verbindungen erheblich, aber die Eigenschaften und die Reaktivität dieser B'-aromatischen Heterocyclen sind noch nicht vollständig erforscht. Die ultraviolette photoelektronische Spektroskopie (UV-PES) ist eine gut etablierte Technik für die Gasphase in Molekülen mit Ionisierungsenergien. Diese experimentellen Daten werden durch die Kohärenz für quantitative Berechnungen unterstützt, die die PE-Bänder für die grundlegenden Informationen zur elektronischen Struktur und Konnektivität jeder anderen Technik bereitstellen. Bor (B)-Stickstoff (N), das heteroaromatische Verbindungen des Feldes unserer Forschung enthält, wurde ausschließlich aufgrund der Vorteile und der breiten Anwendbarkeit dieses Ansatzes ausgewählt. Enorme Entwicklungen in der Chemie der Organoborane und verwandter Verbindungen in den letzten zwei Jahren haben sehr zu den jüngsten Fortschritten in der synthetischen organischen Chemie beigetragen. Die Chemie borhaltiger Heterocyclen ist vielfältig. Ein Boratom enthaltende Verbindungen wurden für eine Vielzahl von heteroaromatischen Verbindungen, beispielsweise für Borazaromaten, untersucht, hauptsächlich wegen ihrer interessanten physikalischen und chemischen Eigenschaften. Eine Anzahl von Borderivaten wurde synthetisiert und auf ihre mögliche Verwendung in der Krebsbehandlung untersucht. In einigen Fällen wurden verschiedene Borreagenzien mit Heterocyclen der Reaktionszwischenprodukte als deren Derivate verwendet. Bornitrid ist eine thermisch und chemisch beständige feuerfeste Verbindung aus Bor und Stickstoff mit der chemischen Formel BN. Es handelt sich um eine ähnliche Struktur eines Kohlenstoffnetzwerks mit verschiedenen isoelektronischen Kristallformen. Die dem Graphit entsprechende hexagonale Form ist die stabilste und weichste der bn-Polymorphe und wird daher als Schmiermittel und Zusatz in Kosmetikprodukten verwendet. Die diamantähnliche kubische Variante (Sphaleritstruktur) wird c-BN genannt; Es ist weicher als Diamant, aber seine thermische und chemische Stabilität ist höher. Der BN-Wurtzit der seltenen Modifikation ist dem Lonsdaleit ähnlich, aber etwas weicher als die kubische Form. Aufgrund ihrer hervorragenden thermischen und chemischen Stabilität werden Bornitridkeramiken traditionell als Hochtemperaturgeräteteile verwendet. Bornitrid hat potenzielle Verwendungsmöglichkeiten in der Nanotechnologie. Heterozyklische Verbindungen können sinnvollerweise nach ihrer elektronischen Struktur klassifiziert werden. Gesättigte Heterozyklen verhalten sich wie azyklische Derivate. So sind Piperidin und Tetrahydrofuran herkömmliche Amine und Ether mit modifizierten sterischen Profilen. Folglich konzentriert sich das Studium der heterozyklischen Chemie insbesondere auf ungesättigte Derivate und die Auswirkungen der überwiegenden Zahl von Arbeiten und Anwendungen in unbeschränkten 5- und 6-gliedrigen Zyklen. Dazu gehören Pyridin,Thiophen, Pyrrol und Furan. Eine weitere große Klasse von Heterocyclen bezieht sich auf jene, die mit Benzolkernen verschmolzen sind. Beispielsweise sind die verschmolzenen Benzolanaloga von Pyridin, Thiophen, Pyrrol und Furan mit Chinolin, Benzothiophen, Indol und Benzofuran verwandt. Die beiden Benzolringe der Fusion ergeben eine dritte große Verbindungsfamilie. Die oben erwähnten Heterocyclenanaloga sind Verbindungen dieser dritten Familie: Acridin, Dibenzothiophen, Carbazol und Dibenzofuran, Rewardment. Ungesättigte Ringe können nach der Vereinigung des Heteroatoms mit dem konjugierten Pi-System klassifiziert werden. Die Berechnungen der elektronischen Struktur begannen nicht mit den sogenannten „ab initio“-Berechnungen. Die zugrunde liegenden Erkenntnisse reichen zurück bis in die 1930er Jahre mit einem Verständnis der Quantennatur der Bindung in Festkörpern, Hartree- und Fock-Näherungen und dem Bloch-Theorem. Semi-empirische Berechnungen der elektronischen Struktur mit Kernmaterialien, z. B. Close-Bond-Berechnungen. Diese Wertberechnungen sollten nicht übersehen werden. Im Folgenden konzentrieren wir uns jedoch auf die „ab initio“-Berechnungen, d. h. die funktionale Dichtetheorie (DFT).