Experimental electron density of halogen bonds and interhalogen contacts

• Applicant: Professor Dr. Ullrich Englert
• Subject Area: Inorganic Molecular Chemistry - Synthesis and Characterisation ; Physical Chemistry of Solids and Surfaces, Material Characterisation
• Term: from 2015 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 278999726

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

Zwischenmolekulare Wechselwirkungen haben sich unter dem Schlagwort "Crystal Engineering" zum Hauptthema einer Reihe von Journalen entwickelt. Kurze Kontakte zwischen Halogenatomen in der Peripherie einer Baugruppe und elektronegativen Atomen eines Nachbarmoleküls, manchmal ebenfalls Halogenen, werden oft unter dem Begriff „Halogenbindungen” zusammengefasst. Wir haben uns, unterstützt von unserer Gruppe und Kooperationspartnern, der Natur solch kurzer Kontakte mit der experimentellen Bestimmung der Elektronendichte aus hochaufgelösten Röntgendaten genähert. Unsere Ergebnisse belegen, dass ein pauschales Konzept der Wirklichkeit nicht gerecht wird: Hinter den vermeintlichen Halogenbindungen können ganz unterschiedliche Wechselwirkungen stecken, von eher schwacher Dispersion bis hin zu Mehrzentrenbindungen, deren Einfluss sich auch in der Geometrie der beteiligten Partner widerspiegelt. Unsere Ergebnisse haben wir in einem Feature Artikel der Zeitschrift Acta Crystallographica mit dem Titel "The many flavours of halogen bonds" zusammengefasst. Die Beschäftigung mit den zahlreichen Geschmacksrichtungen der „Halogenbindungen” und ihre Differentialdiagnose lohnt, werden sie mittlerweile doch für Struktur und Reaktivität auf ganz unterschiedlichen Gebieten der Chemie, von Materialwissenschaften bis Biochemie, verantwortlich gemacht. Ganz ähnlich hatte die „Karriere” der Wasserstoffbrücken vor ungefähr 100 Jahren auch begonnen...

Publications

• Stabilization of polyiodide chains via anion⋯anion interactions: experiment and theory. CrystEngComm 18, 3832-3841 (2016)
  K. Lamberts, P. Handels, U. Englert, E. Aubert and E. Espinosa
  (See online at https://doi.org/10.1039/c6ce00396f)
• Charge-Assisted Halogen Bonds in Halogen-Substituted Pyridinium Salts: Experimental Electron Density. Cryst. Growth Des. 17, 2357–2364 (2017)
  A. Wang, R. Wang, I. Kalf, A. Dreier, C. W. Lehmann and U. Englert
  (See online at https://doi.org/10.1021/acs.cgd.6b01562)
• Insight into trifluoromethylation – experimental electron density for Togni reagent I. RSC Adv. 8, 34287–34290 (2018)
  R. Wang, I. Kalf and U. Englert
  (See online at https://doi.org/10.1039/c8ra07187j)
• Short is strong: experimental electron density in a very short N···I halogen bond. Z. Kristallogr. 233, 733–744 (2018)
  R. Wang, D. Hartnick and U. Englert
  (See online at https://doi.org/10.1515/zkri-2018-2069)
• The many flavours of halogen bonds - message from experimental electron density and Raman spectroscopy. Acta Crystallogr. C75, 1190-1201 (2019)
  R. Wang, J. George, S. K. Potts, M. Kremer, R. Dronskowski and U. Englert
  (See online at https://doi.org/10.1107/S205322961901132X)
• The many flavours of halogen bonds, International Charge Density Meeting, Göttingen 2019
  Ruimin Wang and Ulli Englert