Curvature and Size Effects Hinder Halogen Bonds with Extended π Systems

Abstract

Avaliáronse os efectos da curvatura e do tamaño nas interaccións con halóxenos en especies aromáticas extendidas, empregando métodos computacionais, en dímeros formados polos dihalóxenos Cl₂, Br₂ e I₂ con sistemas aromáticos tanto planos (coroneno e circumcoroneno) como curvados (corannuleno, sumaneno e C₆₀). O principal factor que controla estas interaccións é a dispersión, polo que se fan máis fortes a medida que medra o tamaño do halóxeno. A natureza da interacción co halóxeno cambia en función da curvatura e da extensión do sistema aromático. A medida que a especie aromática se fai máis grande, as estruturas apiladas vense favorecidas polo incremento da dispersión fronte ás unións por enlace halóxeno. Os dímeros paralelos pola cara cóncava tamén se ven favorecidos a medida que aumenta a curvatura da especie aromática, mentres que o efecto é o contrario polo cara convexa. En conxunto, as interaccións por enlace halóxeno non se ven favorecidas en sistemas aromáticos grandes, sexan planos ou curvos; só polo lado convexo das estruturas máis curvadas diminúe o suficientemente a contribución da dispersión como para que as estruturas unidas por enlace halóxeno compitan coas apiladas en paralelo.Curvature and size effects in halogen interactions with extended aromatic species have been evaluated, employing computational methods, in dimers formed by dihalogens Cl2, Br2 and I2 with both planar (coronene and circumcoronene) and curved (corannulene, sumanene and C60) aromatic systems. The main controlling factor in these interactions is dispersion, so they become stronger as the size of the halogen grows. The nature of the interaction with the halogen changes depending on the curvature and the extension of the aromatic system. As the aromatic species becomes larger, parallel stacked structures are favoured by dispersion increases over halogen bonded ones. Parallel dimers by the concave side are also favoured as the curvature of the aromatic species increases, while the effect is the opposite by the convex side. Overall, halogen bond interactions are not favoured for large planar or curved aromatic systems; only by the convex face of the most curved structures the dispersion contribution decreases enough so as to make halogen bonded structures competitive with parallel stacked ones.