Resumen de Proton affinities of amino group functionalizing 2D and 3D boron compounds

Josep Maria Oliva Enrich, S. Humbel, J.Z. Dávalos, J. Holub, D. Hnyk

• español

  En este trabajo presentamos cálculos químico-cuánticos de las Afinidades Protónicas (PA) de los aminoboranos icosaédricos, de los carboranos y de los metalacarboranos que contienen Co con un error relativo del ~2% - cuando se dispone de datos experimentales – pormedio de los funcionales B3LYP y BP86. Uso de conjuntos de base mayor para sistemas simples como el NH3, CH3 NH2, y la borazina (B3 H6N3) reduce el error a un ~ 0.5 % indicando la validez de estos funcionales para estos cálculos y la predicción de PA para datos experimentales no disponibles con carboranos y metalocarboranos. Las PA calculadas demuestran que la sustitución de un átomo exo H por un grupo NH2 en B12H12(2-), CB11H12 (-), (orto, meta, para)-C2 B10H12, y el metalacarborano [3-Co(1,2-C2 B9H11)2] (-) = COSAN el sistema más similar con el que se puede comparar es el anión NH2-BH3(-) – PA(B3LYP/cc-pVTZ) = 1505 kJ·mol-1 – encomparación con la metilamina CH3 NH2 o la borazina, los dos últimos con PA experimentales de 900 y 803 kJ·mol-1 respectivamente. La mayor PA para un isómero determinado corresponde, siguiendo este orden a: 1-NH2-B12H11(2-), (-)BH3 NH2, 12-NH2-CB11H11 (-) , cisoide 8-NH2 -COSAN, transoide 9-NH2-COSAN, 9-NH2-1,2-C2B10H11, 9-NH2-1,7-C2B10H11, y 2-NH2-1,12-C2B10H11.La norma para PA mayores se aplica a isómeros con losgrupos NH2 bastante más alejados de los átomos C del carborano (no metálico). El cálculo de la energía de piramidalización demuestra una mayor facilidad para la planarización del grupo amino en cisoide 8-NH2 -COSAN si se compara con cisoide 1-NH2-COSAN.

• català

  En aquest treball presentem càlculs químic-quàntics de les Afinitats Protòniques (PA) dels aminoborans icosaèdrics, de carborans i metalacarborans que contenen Co amb un error relatiu del ~ 2% - quan es disposa de dades experimentals – amb els grupsfuncionals B3LYP i BP86. L’ús de bases més grans per sistemes simples com el NH3, CH3NH2, i la borazina (B3H6N3) redueix l’error a un ~ 0.5 % , indicant lavalidesa d’aquests funcionals per aquestes computacions i la predicció de PA per dades experimentals no disponibles de carborans i metalacarborans. Les PA calculades demostren que la substitució d’un àtom exo H per un grup NH2 en B12H12(2-), CB11H12(-), (orto,meta, para)-C2B10H12, i el metalacarborà [3-Co(1,2-C2B9H11)2](-) = COSAN el sistema mes similar amb el que es pot comparar es l’anió NH2-BH3(-) – PA(B3LYP/cc-pVTZ) = 1505 kJ·mol-1 – en comparació amb la metilamina CH3 NH2 o la borazina, els dos últims amb PA experimentals de 900 i 803 kJ·mol-1 respectivament. La PA mes gran per un isòmer determinat correspon, seguint aquest ordre a: 1-NH2-B12H11(2-), (-)BH3NH2, 12-NH2-CB11H11(-), cisoid 8-NH2-COSAN, transoid 9-NH2-COSAN, 9-NH2-1,2-C2B10H11,9-NH2-1,7-C2B10H11, i 2-NH2-1,12-C2 B10H11. La norma per PA mes grans s’aplica a isòmers amb els grups NH2mes lluny dels àtoms C del carborà (no metàl·lic). El càlcul de l’energia de piramidalització demostra una facilitat més gran per la planarització del grup amino en cisoid 8-NH2 -COSAN si es compara amb cisoid 1-NH2-COSAN

• English

  We report quantum-chemical computations of Proton Affinities (PA) of icosahedral amino boranes, carboranes and Co-containing metallacarboranes with a relative error of ~ 2% - when experimental data available - by means of the B3LYP and BP86 functionals. Use of larger basis sets for simple systems such as NH3, CH3 NH2, and borazine (B3H6N3) reduces the error to ~ 0.5 % indicating the validity of these functionals for these computations and prediction of PA for unavailable experimental data on amino-derived (car) boranes and metalla(car)boranes. The computed PA show that, from an electronic structure point of view, when substituting an exo H atom by an NH2 group in B12H12 (2-), CB11H12 (-), (ortho, meta, para)-C2 B10H12, and the metallacarborane [3-Co(1,2-C2 B9 H11) 2](-)=COSAN the most similar system to be compared with is the anion NH2-BH3 (-) – computed PA(B3LYP/ cc-pVTZ) = 1505 kJ·mol-1 – rather than methylamine CH3 NH2 or borazine, the two latter with experimental PA of 900 and 803 kJ·mol-1 respectively. The largest PA for a given isomer correspond, following this order, to: 1-NH2-B12H11(2-), (-) BH3 NH2, 12-NH2-CB11H11(-), cisoid 8-NH2-COSAN, transoid 9-NH2-COSAN, 9-NH2-1,2-C2 B10H11, 9-NH2 -1,7-C2 B10H11, and 2-NH2-1,12-C2 B10H11. The rule for larger PA applies for isomers with the NH2 groups farthest aways from (non-metal) carborane C(cage) atoms. Pyramidalization energy computation shows an enhanced facility for planarization of the amino group in cisoid 8-NH2 -COSAN as compared to cisoid 1-NH2 -COSAN