Eksperymentalne badania rozkładu gęstości elektronowej w kryształach pochodnych 4-nitroimidazolu
Loading...
Date
2013-01-25
Authors
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Experimental investigation of the charge density distribution in the crystals of 4-nitroimidazole derivatives
Abstract
Wysokorozdzielcze dane dyfrakcji promieni rentgenowskich zostały zebrane dla pięciu pochodnych 4-nitroimidazolu: 1-(2’-aminofenylo)-2-metylo-4-nitroimidazolu (I), 2-metylo-4-nitro-1-fenylo-1H-imidazol-5-karbo-nitrylu (II), roztwór stały 1-(4-chlorofenylo)-2-metylo-4-nitro-1H-imidazol-5-karbonitrylu i 5-bromo-1-(4’-chlorofenylo)-2-metylo-4-nitro-1H-imidazolu (IIIa), 1-(4’-chlorofenylo)-4-nitro-5-metylo-imidazolu (IV) i 2-chloro-1-metylo-4-nitro-1H-imidazolu (V). Ich struktury krystalograficzne zostały rozwiązane i udokładnione w modelu niezależnych atomów (IAM), a następnie rozkład gęstości elektronowej udokładniono w modelu multipolowym Hansena-Coppensa i wykonano analizę topologiczną używając teorii Badera Atomów-W-Cząsteczkach. W końcu przeprowadzono analizę zmian wewnątrz-cząsteczkowych spowodowanych obecnością różnych podstawników, oraz oddziaływań międzycząsteczkowych w celu ich hierarchizacji.
Poza główną częścią analityczną, dodatkowe obliczenia zostały wykonane dla poszczególnych struktur:
- obliczenia czynnika Rfree dla cząsteczki I w celu ocenienia, czy różnice gęstości elektronowej pomiędzy dwiema symetrycznie niezależnymi cząsteczkami są wiarygodne czy też są rezultatem szumów i niepewności, oraz dla cząsteczek I i II w celu znalezienia optymalnego poziomu „miękkich” więzów;
- wyznaczenie najlepszych warunków obliczeniowych dla uzyskania wartości i kierunku momentu dipolowego podobnych do danych teoretycznych (cząsteczka II).
Modelowanie niektórych struktur wymagało użycia dodatkowych parametrów: rozkład gęstości elektronowej dla roztworu stałego (IIIa) uzyskano dzięki zasadzie transferu parametrów multipolowych, a anharmoniczność została zastosowana dla niektórych atomów w cząsteczkach I, IIIa i V w celu wymodelowania niespodziewanych pików gęstości resztkowej ułożonych w tzw. wzór szaszłykowy.
The high resolution X-ray diffraction data were collected for five nitroimidazole derivatives (1-(2’-aminophenyl)-2-methyl-4-nitroimidazole (I), 2-methyl-4-nitro-1-phenyl-1H-imidazole-5-carbonitrile (II), solid solution of 1-(4-chlorophenyl)-2-methyl-4-nitro-1H-imidazole-5-carbonitrile and 5-bromo-1-(4’-chlorophenyl)-2-methyl-4-nitro-1H-imidazole (IIIa), 1-(4’-chlorophenyl)-4-nitro-5-methyl-imidazole (IV) and 2-chloro-1-methyl-4-nitro-1H-imidazole (V). Then the crystal structures were determined and refined in Independent Atom Model, followed by the charge density distribution refinement in Hansen-Coppens multipolar model, and topological analysis by means of Bader’s theory of Atoms-In-Molecules. The analysis of the intramolecular changes due to different substituents was performed and then the intermolecular interactions investigation was done in order to prioritize the weak contacts. Beside the main analytical part, the additional calculations were done for some structures: - Rfree factor calculations for molecule I to estimate if dissimilarities of the charge density between the two symmetry independent molecules are reliable or results from noise and uncertainties, and for molecules I and II to find the optimal restraints level; - determination of the best conditions to calculate the dipole moment with the magnitude and direction similar to the one obtained from theory (molecule II). Modeling of some structures required application of the additional parameters: the charge density distribution model was obtained for solid solution thanks to transferability principle (IIIa) and anharmonicity was applied to some atoms in I, IIIa and V to get rid of the unexpected residual electron density arranged in ‘shashlik-like pattern’.
The high resolution X-ray diffraction data were collected for five nitroimidazole derivatives (1-(2’-aminophenyl)-2-methyl-4-nitroimidazole (I), 2-methyl-4-nitro-1-phenyl-1H-imidazole-5-carbonitrile (II), solid solution of 1-(4-chlorophenyl)-2-methyl-4-nitro-1H-imidazole-5-carbonitrile and 5-bromo-1-(4’-chlorophenyl)-2-methyl-4-nitro-1H-imidazole (IIIa), 1-(4’-chlorophenyl)-4-nitro-5-methyl-imidazole (IV) and 2-chloro-1-methyl-4-nitro-1H-imidazole (V). Then the crystal structures were determined and refined in Independent Atom Model, followed by the charge density distribution refinement in Hansen-Coppens multipolar model, and topological analysis by means of Bader’s theory of Atoms-In-Molecules. The analysis of the intramolecular changes due to different substituents was performed and then the intermolecular interactions investigation was done in order to prioritize the weak contacts. Beside the main analytical part, the additional calculations were done for some structures: - Rfree factor calculations for molecule I to estimate if dissimilarities of the charge density between the two symmetry independent molecules are reliable or results from noise and uncertainties, and for molecules I and II to find the optimal restraints level; - determination of the best conditions to calculate the dipole moment with the magnitude and direction similar to the one obtained from theory (molecule II). Modeling of some structures required application of the additional parameters: the charge density distribution model was obtained for solid solution thanks to transferability principle (IIIa) and anharmonicity was applied to some atoms in I, IIIa and V to get rid of the unexpected residual electron density arranged in ‘shashlik-like pattern’.
Description
Wydział Chemii: Zakład Krystalografii
Sponsor
Keywords
Rozkład gęstości elektronowej i jego analiza topologiczna, Charge density distribution and its topological analysis of, Kryształy molekularne, Molecular crystals, Pochodne 4-nitroimidazolu, 4-nitroimidazole derivates, Klasyfikacja słabych oddziaływań międzycząsteczkowych, Classification of the weak intermolecular interactions