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Unique Solvating Effect in Azabenzene Clathrate Hydrates
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2018-12-07 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b07744 Hongshu Zhang 1 , Qi Luo 1 , Shibo Cheng 1 , Qiang Fu 1 , Yuxiang Bu 1, 2
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2018-12-07 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b07744 Hongshu Zhang 1 , Qi Luo 1 , Shibo Cheng 1 , Qiang Fu 1 , Yuxiang Bu 1, 2
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The water solvent is a well-known solvating medium which can stabilize unstable species in bulky water or molecular clusters, but little is known about the solvating performance of the clathrate hydrate cages and changes of molecular properties of the solutes. In this work, on the basis of the experimentally observed clathrate hydrate structures, we theoretically explore their structures and properties, taking azabenzenes (pyridazine, pyrimidine, pyrazine, and pyridine) and benzene as the guests which have negative electron affinities, focusing on stability, electron affinity, vibrational shifts, proton transfer, and especially unique solvating effect of the clathrate hydrate cavity, using the density functional theory calculations. Calculations indicate that inclusion of the guest azabenzene/benzene in the clathrate hydrate cages could considerably change the structures and properties including stability increase, the C–H stretching blue shifts of the guests, and electron affinity conversion from the negative to considerably large positive values, acting as better electron carriers. This work characterizes a unique solvating model for stabilizing azabenzenes and their anions and provides novel insights into the guest–host interaction including the electrostatic, H-bonding, and confining interactions and the structure and property changes of the clathrate hydrates. Clearly, this information is useful in designing novel icy materials and finding their practical applications.
中文翻译：
氮杂苯甲酸盐包合物水合物的独特溶剂化作用
水溶剂是公知的溶剂化介质，其可以稳定大体积水或分子簇中的不稳定物质，但是对笼形水合物笼的溶剂化性能和溶质的分子性质变化知之甚少。在这项工作中，根据实验观察到的笼形水合物结构，我们以氮杂苯（哒嗪，嘧啶，吡嗪和吡啶）和苯为负电子亲和性的客体，从理论上探讨了它们的结构和性质，着重于稳定性，使用密度泛函理论计算，电子亲和力，振动位移，质子转移，以及笼形水合物腔体的独特溶剂化效果。计算表明，在包合物水合物笼中包含客体氮杂苯/苯可能会极大地改变其结构和性质，包括稳定性的提高，客体的C–H拉伸蓝移以及电子亲和力从负值转变为较大的正值，充当更好的电子载体。这项工作表征了用于稳定氮杂苯及其阴离子的独特溶剂化模型，并为客体与主体之间的相互作用提供了新颖的见解，包括静电，氢键和约束相互作用以及笼形水合物的结构和性质变化。显然，此信息可用于设计新颖的冰冷材料并找到其实际应用。C–H伸展了来宾的蓝移，并且电子亲和力从负值转换为相当大的正值，充当更好的电子载流子。这项工作表征了用于稳定氮杂苯及其阴离子的独特溶剂化模型，并为客体与主体之间的相互作用提供了新颖的见解，包括静电，氢键和约束相互作用以及笼形水合物的结构和性质变化。显然，此信息可用于设计新颖的冰冷材料并找到其实际应用。C–H伸展了来宾的蓝移，并且电子亲和力从负值转换为相当大的正值，充当更好的电子载流子。这项工作表征了用于稳定氮杂苯及其阴离子的独特溶剂化模型，并为客体与主体之间的相互作用提供了新颖的见解，包括静电，氢键和约束相互作用以及笼形水合物的结构和性质变化。显然，此信息可用于设计新颖的冰冷材料并找到其实际应用。这项工作表征了用于稳定氮杂苯及其阴离子的独特溶剂化模型，并为客体与主体之间的相互作用提供了新颖的见解，包括静电，氢键和约束相互作用以及笼形水合物的结构和性质变化。显然，此信息可用于设计新颖的冰冷材料并找到其实际应用。这项工作表征了用于稳定氮杂苯及其阴离子的独特溶剂化模型，并为客体-主体相互作用（包括静电，氢键和约束相互作用以及包合物水合物的结构和性质变化）提供了新颖的见解。显然，此信息可用于设计新颖的冰冷材料并找到其实际应用。
更新日期：2018-12-08
中文翻译：
氮杂苯甲酸盐包合物水合物的独特溶剂化作用
水溶剂是公知的溶剂化介质，其可以稳定大体积水或分子簇中的不稳定物质，但是对笼形水合物笼的溶剂化性能和溶质的分子性质变化知之甚少。在这项工作中，根据实验观察到的笼形水合物结构，我们以氮杂苯（哒嗪，嘧啶，吡嗪和吡啶）和苯为负电子亲和性的客体，从理论上探讨了它们的结构和性质，着重于稳定性，使用密度泛函理论计算，电子亲和力，振动位移，质子转移，以及笼形水合物腔体的独特溶剂化效果。计算表明，在包合物水合物笼中包含客体氮杂苯/苯可能会极大地改变其结构和性质，包括稳定性的提高，客体的C–H拉伸蓝移以及电子亲和力从负值转变为较大的正值，充当更好的电子载体。这项工作表征了用于稳定氮杂苯及其阴离子的独特溶剂化模型，并为客体与主体之间的相互作用提供了新颖的见解，包括静电，氢键和约束相互作用以及笼形水合物的结构和性质变化。显然，此信息可用于设计新颖的冰冷材料并找到其实际应用。C–H伸展了来宾的蓝移，并且电子亲和力从负值转换为相当大的正值，充当更好的电子载流子。这项工作表征了用于稳定氮杂苯及其阴离子的独特溶剂化模型，并为客体与主体之间的相互作用提供了新颖的见解，包括静电，氢键和约束相互作用以及笼形水合物的结构和性质变化。显然，此信息可用于设计新颖的冰冷材料并找到其实际应用。C–H伸展了来宾的蓝移，并且电子亲和力从负值转换为相当大的正值，充当更好的电子载流子。这项工作表征了用于稳定氮杂苯及其阴离子的独特溶剂化模型，并为客体与主体之间的相互作用提供了新颖的见解，包括静电，氢键和约束相互作用以及笼形水合物的结构和性质变化。显然，此信息可用于设计新颖的冰冷材料并找到其实际应用。这项工作表征了用于稳定氮杂苯及其阴离子的独特溶剂化模型，并为客体与主体之间的相互作用提供了新颖的见解，包括静电，氢键和约束相互作用以及笼形水合物的结构和性质变化。显然，此信息可用于设计新颖的冰冷材料并找到其实际应用。这项工作表征了用于稳定氮杂苯及其阴离子的独特溶剂化模型，并为客体-主体相互作用（包括静电，氢键和约束相互作用以及包合物水合物的结构和性质变化）提供了新颖的见解。显然，此信息可用于设计新颖的冰冷材料并找到其实际应用。
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