電子移動反応におけるアルカリ金属の挙動を模倣する有機分子(Organic Molecule Mimics Behavior of Alkali Metals in Electron Transfer Reactions)

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2024-05-28 パシフィック・ノースウェスト国立研究所(PNNL)

アルカリ金属のみが可能とされていた長距離電子移動ハープーン反応を、有機分子オクタメチルカリックス[4]ピロール(omC4P)がハロゲンや擬似ハロゲンと行うことが初めて示されました。研究は極低温光電子分光法と高レベルの量子化学計算を用い、omC4Pが電荷分離型のomC4P+·X–複合体を形成することを明らかにしました。この発見は、有機分子が長距離電子移動反応を促進できることを示し、生物学的電子移動や合成材料科学の理解を深める重要な手がかりとなります。また、さらなる有機分子候補のテストやハロゲンとの反応動態の調査が期待されます。

<関連情報>

有機分子がアルカリ金属を模倣し、ハロゲンとの自発的なハープーン反応を可能にする Organic Molecules Mimic Alkali Metals Enabling Spontaneous Harpoon Reactions with Halogens

Dr. Wenjin Cao, Dr. Xue-Bin Wang
Chemistry – A European Journal  Published: 29 January 2024
DOI:https://doi.org/10.1002/chem.202400038

Graphical Abstract

Octamethylcalix[4]pyrrole (omC4P) behaves like alkali metals and reacts with halogens (X) via the harpoon mechanism to form charge-separated omC4P+ ⋅ X complexes.harpoon reactionlong range electron transferphotoelectron spectroscopy

Description unavailable

Abstract

The harpoon mechanism has been a milestone in molecular reaction dynamics. Until now, the entity from which electron harpooning occurs has been either alkali metal atoms or non-metallic analogs in their excited states. In this work, we demonstrate that a common organic molecule, octamethylcalix[4] pyrrole (omC4P), behaves just like alkali metal atoms, enabling the formation of charge-separated ionic bonding complexes with halogens omC4P+ ⋅ X (X=F−I, SCN) via the harpoon mechanism. Their electronic structures and chemical bonding were determined by cryogenic photoelectron spectroscopy of the corresponding anions and confirmed by theoretical analyses. The omC4P+ ⋅ X could be visualized to form from the reactants omC4P+X via electron harpooning from omC4P to X at a distance defined by the energy difference between the ionization potential of omC4P and electron affinity of X.

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