en en en fi en en fi en en zh fi fi en fi en en cs en en en en en en fr de en en en fi en de en en en en en tr lt es en en fi en en en fi en en fi en en en en en en en en en en en en en en en en en en en en en en en en en fa en en en en fi en en en en en en en en en en en en en en
JYX - σ-hole interactions: the effect of the donors and acceptors nature in selenoureas, thioureas, halogenated species, substituted benzenes, and their adducts
University of Jyväskylä | JYX Digital Repository
English  | Give feedback |
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.
Show download detailsHide download details
This thesis is devoted to the investigation of σ-hole interactions and can be divided into two parts. The first part investigates the σ-hole interactions between seleno- and thioureas with halogenated species. It was demonstrated that chalcogen atoms can act as donors and acceptors of the σ-hole interaction depending on the nature of the interaction partner. The σ-hole donor character of both Se and S atoms was evidenced upon interaction with halogen species, which act as σ-hole acceptors. The strength of the interaction depends on the nature of both a chalcogen and a halogen atom. Besides the Ch⋅⋅⋅Hal interactions, the formation of Ch–Ch bonds was revealed. As a bigger and more polarizable atom than sulphur, selenium is predisposed to the formation of strong Ch–Ch bonds to a greater extent than sulphur. As a result, dimers and trimers are formed in the case of selenoureas, and monomers and dimers in the case of thioureas. The impact of the halogen atom’s nature is reflected in the composition of the co-crystals. Iodine is more likely than bromine and chlorine atoms to hinder the formation of the Ch–Ch covalent bonds and form the Ch⋅⋅⋅I bonds instead. Accordingly, trimers turn into dimers in the case of selenoureas and dimers turn into monomers in the case of thioureas when moving from Br and Cl to I. The σ-hole acceptor character of Se and S was noticed upon interaction with halogenated perfluorobenzenes, i.e. iodopentafluorobenzene, 1,4- diiodotetrafluorobenzene, and 1,4-dibromotetrafluorobenzene. Structural and computational analyses demonstrate stronger bonding in the case of iodinated perfluorobenzenes than in the case of brominated ones. This indicates that iodine has a better ability to act as a donor of the σ-hole interaction than bromine. However, the nature of the chalcogen atom does not affect the strength of the σ-hole interaction to the same extent as the nature of the halogen atom. The second part of this thesis investigated the influence of the substituents in the aromatic ring on iodine’s σ-hole donor ability in the iodinated benzene derivatives. The results of the structural and computational analyses demonstrate that the electron-withdrawing substituents (EWG) increase the size of the σ-hole on the iodine atoms. On the contrary, the electron-donating substituents (EDG) decrease the σ-hole’s size on the I atoms. As a result, iodine substituents are more likely to act as σ-hole donors in the presence of EWGs in the structure than in the presence of EDGs. Keywords: σ-hole interaction, selenourea, thiourea, mesomeric effect ...
Tämä väitöskirja on omistettu σ-aukkojen vuorovaikutusten tutkimiseen ja voidaan jakaa kahteen osaan. Ensimmäinen osa käsittelee selenourea- ja tiourea- σ-aukkojen vuorovaikutusten tutkimista halogenoitujen yhdisteiden kanssa. On osoitettu, että kalkogeeniatomit voivat toimia σ-aukko-vuorovaikutuksen elektronien luovuttajina ja vastanottajina vuorovaikutuskumppanin luonteesta riippuen. Ch⋅⋅⋅Hal-vuorovaikutusten lisäksi osoitettiin Ch–Ch-sidosten muodostuminen. Sekä Se- että S-atomien elektronien luovuttajaluonne todistettiin tarkastelemalla vuorovaikutuksia toisten elektronivastaanottajina toimivien halogeenin kanssa. Vuorovaikutuksen voimakkuus riippuu sekä kalkogeenin että halogeeniatomin luonteesta. Seleeni, joka on rikkiin verrattuna suurempi ja polarisoituvampi, on myös rikkiä alttiimpi voimakkaiden Ch–Ch-sidosten muodostumiselle. Tämän seurauksena selenourean dimeerit ja trimeerit ja tiourean monomeerit ja dimeerit muodostuvat suhteellisen helposti. Halogeeniatomin luonteen vaikutus heijastuu adduktien koostumuksessa. Jodi estää tehokkaammin kovalenttisten Ch–Ch sidosten muodostumista kuin bromi ja kloori. Niinpä se pyrkii muodostamaan Ch⋅⋅⋅I sidoksia muita halogeenejä helpommin. Vastaavasti, trimeerit pyrkivät muuntumaan dimeereiksi selenourean tapauksessa ja dimeerit monomeereiksi tiourean tapauksessa, kun siirrytään Br: stä ja Cl: stä I:in. Se: n ja S: n σ-aukon akseptorikäyttäytyminen osoitettiin vuorovaikutuksessa halogenoitujen perfluoribentseenien: Jodopentafluoribentseenin, 1,4-diiodotetrafluoribentseenin ja 1,4-dibromitetrafluoribentseenin kanssa. Rakenne- ja laskennalliset analyysit osoittavat vahvemman sitoutumisen jodattujen perfluoribentseenien kohdalla kuin bromattujen. Tämä osoittaa jodin paremman kyvyn toimia σ-aukko vuorovaikutukseessa elektronien luovuttajana verrattuna bromiin. Kalkogeeniatomin luonne ei kuitenkaan vaikuta σ-aukkovuorovaikutuksen voimakkuuteen samassa määrin kuin halogeeniatomin luonne. Väitöskirjan toisessa osassa on keskitytty aromaattisen renkaan substituenttien vaikutuksiin jodin elektronien luovuttaja-/vastaanottajaominaisuuksiin jodatuissa bentseenijohdannaisissa. Rakenne- ja laskennallisten analyysien tulokset osoittavat, että elektronien vastaanottajan substituentit lisäävät σ-aukon kokoa jodiatomissa. Elektronien luovuttajan substituentit puolestaan pienentävät σ-aukon kokoa I-atomissa. Tämän seurauksena jodisubstituentit toimivat todennäköisemmin σ-aukkovuorovaikutuksien luovuttajina, silloin kuin rakenteessa on elektronien vastaanottajan ryhmiä. Avainsanat: σ-aukkojen vuorovaikutus, selenourea, tiourea, mesomeerinen vaikutus ...
Artikkeli I: Chernysheva, Maria V.; Bulatova, Margarita; Ding, Xin; Haukka, Matti (2020). Influence of substituents in aromatic ring on the strength of halogen bonding in iodobenzene derivatives. Crystal Growth and Design, 20 (11), 7197-7210. DOI: 10.1021/acs.cgd.0c00866. JYX: jyx.jyu.fi/handle/123456789/71843.
Artikkeli II: Chernysheva, Maria V.; Haukka, Matti (2021). The S … Hal and Se … Hal chalcogen bonding in a series of thiourea, selenourea and their derivatives. Journal of Solid State Chemistry, 293, 121759. DOI: 10.1016/j.jssc.2020.121759. JYX: jyx.jyu.fi/handle/123456789/72236.
Artikkeli III: Chernysheva, Maria V.; Rautiainen, J. Mikko; Ding, Xin; Haukka, Matti (2021). The Se∙∙∙Hal halogen bonding : co-crystals of selenoureas with fluorinated organohalides. Journal of Solid State Chemistry, 295, 121930. DOI: 10.1016/j.jssc.2020.121930
Show full item record
Showing items with similar title or keywords.
The Effect of Halogen Bonding on the Packing of Bromine Substituted Pyridine and Benzyl Functionalized Resorcinarene Tetrapodands in the Solid State
Tero, Tiia-Riikka; Salorinne, Kirsi; Nissinen, Maija (RSC publishing, 2012)
The synthesis and characterization of new bromine-substituted pyridine and benzyl functionalized tetramethoxy resorcinarene tetrapodands are described and their solid-state structural properties and interactions were studied ...
Halogen-Bonded Co-Crystals of Aromatic N-oxides : Polydentate Acceptors for Halogen and Hydrogen Bonds
Puttreddy, Rakesh; Topic, Filip; Valkonen, Arto; Rissanen, Kari (MDPI AG, 2017)
The C-ethyl-2-methylresorcinarene (1) forms 1:1 in-cavity complexes with aromatic N,N′-dioxides, only if each of the aromatic rings has an N−O group. The structurally different C-shaped 2,2′-bipyridine N,N′-dioxide ...
Crystal structure of the borabenzene-2,6-lutidine adduct
Kivijärvi, Lauri; Haukka, Matti (International Union of Crystallography, 2015)
In the title compound, C12H14BN, the complete molecule is  generated by a crystallographic twofold axis, with two C  atoms, the B atom and the N atom lying on the rotation axis.  The dihedral angle between the borabenzene ...
Halogen bond in crystal engineering : structural studies on crystals with neutral ruthenium centered complexes and 1-(4-pyridyl)-4-thiopyridine zwitterion as halogen bond acceptors
This work focuses on using both ruthenium complexes and a newly synthesized organic zwitterion as halogen bond (XB) acceptors to construct a series of crystal structures and to investigate the selectivity of halogen bond. ...
Bamboo-like Chained Cavities and Other Halogen-Bonded Complexes from Tetrahaloethynyl Cavitands with Simple Ditopic Halogen Bond Acceptors
Turunen, Lotta; Pan, FangFang; Beyeh, Ngong Kodiah; Trant, John F.; Ras, Robin H. A.; Rissanen, Kari (American Chemical Society, 2018)
Halogen bonding provides a useful complement to hydrogen bonding and metal-coordination as a tool for organizing supramolecular systems. Resorcinarenes, tetrameric bowl-shaped cavitands, have been previously shown to ...
Tunes and musical notes
All of JYXCollection listBy Issue DateAuthorsSubjectsPublished inDepartmentDiscipline
How to publish in JYX?
Publish Your Thesis Online
Open Science at the JYU
Unless otherwise specified, publicly available JYX metadata (excluding abstracts) may be freely reused under the CC0 waiver.