New paint and a new engine

Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/94505/1/23187_ftp.pd

Exploring covalently bonded diamondoid particles with valence photoelectron spectroscopy

We investigated the valence electronic structure of diamondoid particles in the gas phase, utilizing valence photoelectron spectroscopy. The samples were singly or doubly covalently bonded dimers or trimers of the lower diamondoids. Both the bond type and the combination of bonding partners are shown to affect the overall electronic structure. For singly bonded particles, we observe a small impact of the bond on the electronic structure, whereas for doubly bonded particles, the connecting bond determines the electronic structure of the highest occupied orbitals. In the singly bonded particles a superposition of the bonding partner orbitals determines the overall electronic structure. The experimental findings are supported by density functional theory computations at the M06-2X/cc-pVDZ level of theory.Comment: 7 pages, 7 figure

The Role of Packing, Dispersion, Electrostatics, and Solvation in High‐Affinity Complexes of Cucurbit[ n ]urils with Uncharged Polar Guests

The rationalization of non-covalent binding trends is both of fundamental interest and provides new design concepts for biomimetic molecular systems. Cucurbit[n]urils (CBn) are known for a long time as the strongest synthetic binders for a wide range of (bio)organic compounds in water. However, their host-guest binding mechanism remains ambiguous despite their symmetric and simple macrocyclic structure and the wealth of literature reports. We herein report experimental thermodynamic binding parameters (ΔG, ΔH, TΔS) for CB7 and CB8 with a set of hydroxylated adamantanes, di-, and triamantanes as uncharged, rigid, and spherical/ellipsoidal guests. Binding geometries and binding energy decomposition were obtained from high-level theory computations. This study reveals that neither London dispersion interactions, nor electronic energies or entropic factors are decisive, selectivity-controlling factors for CBn complexes. In contrast, peculiar host-related solvation effects were identified as the major factor for rationalizing the unique behavior and record-affinity characteristics of cucurbit[n]urils

2-Unsubstituted Imidazole N-Oxides as Novel Precursors of Chiral 3-Alkoxyimidazol-2-ylidenes Derived from trans-1,2-Diaminocyclohexane and Other Chiral Amino Compounds

‘Desymmetrization’ of trans-1,2-diaminocyclohexane by treatment with α,ω-dihalogenated alkylation reagents leads to mono-NH2 derivatives (‘primary-tertiary diamines’). Upon reaction with formaldehyde, these products formed monomeric formaldimines. Subsequently, reactions of the formaldimines with α-hydroxyiminoketones led to the corresponding 2-unsubstituted imidazole N-oxide derivatives, which were used here as new substrates for the in situ generation of chiral imidazol-2-ylidenes. Upon O-selective benzylation, new chiral imidazolium salts were obtained, which were deprotonated by treatment with triethylamine in the presence of elemental sulfur. Under these conditions, the intermediate imidazol-2-ylidenes were trapped by elemental sulfur, yielding the corresponding chiral non-enolizable imidazole-2-thiones in good yields. Analogous reaction sequences, starting with imidazole N-oxides derived from enantiopure primary amines, amino alcohols, and amino acids, leading to the corresponding 3-alkoxyimidazole-2-thiones were also studied

Do Docking Sites Persist Upon Fluorination? The Diadamantyl Ether-Aromatics Challenge for Rotational Spectroscopy and Theory

Fluorinated derivatives of biological molecules have proven to be highly efficient at modifying the biological activity of a given protein through changes in the stability and the kind of docking interactions. These interactions can be hindered or facilitated based on the hydrophilic/hydrophobic character of a particular protein region. Diadamantyl ether (C20 H30 O) possesses both kinds of docking sites, serving as a good template to model these important contacts with aromatic fluorinated counterparts. In this work, an experimental study on the structures of several complexes between diadamantyl ether and benzene as well as a series of fluorinated benzenes is reported to analyze the effect of H→F substitution on the interaction and structure of the resulting molecular clusters using rotational spectroscopy. All experimentally observed complexes are largely dominated by London dispersion interactions with the hydrogen-terminated surface areas of diadamantyl ether. Already single substitution of one hydrogen atom with fluorine changes the preferred docking site of the complexes. However, the overall contributions of the different intermolecular interactions are similar for the different complexes, contrary to previous studies focusing on the difference in interactions using fluorinated and non-fluorinated molecules

Функціоналізація димерів діамантану

Aim. To develop preparative methods for functionalization of diamantane dimers. Results and discussion. The reaction of 1,1′-bisdiamantane with bromine and the subsequent hydrolysis gives 6-hydroxy-1,1′-bіsdіamantane with a yield of 56 %. The reactions of 4,4′-bisdiamantane with nitric acid or liquid bromine followed by hydrolysis leads to a mixture of hydroxy derivatives and 1,1′-dihydroxy-4,4′-bisdiamantane after isomerization in sulfuric acid (with a yield of 73 %). Thus, the reactivity of bisdiamantanes with electrophiles is determined by the higher stability of the carbocations in the medial positions of the cages as shown by DFT computations. Whereas medial bridgehead substitutions dominate in reactions of 4,4′-bisdiamantane with elec­trophiles, the arylation with benzene in the presence of tert-butyl bromide and aluminum chloride gives bis-apical derivative – 9,9’-diphenyl-4,4’-bisdiamantane. Experimental part. The structure of 6-hydroxy-1,1′-bіsdіamantane was confirmed by X-ray diffraction analysis. The substitution pattern in 1,1′-dihydroxy-4,4′-bisdamantane was confirmed by 2D-NMR spectra. The arylation of 4,4′-bisdiamantane with benzene proceeds as bis-apical substitution to give highly symmetric 9,9’-di­phenyl-4,4’-bisdiamantane in 47 %. Conclusions. It has been shown that the medial bridgehead substitution dominates in the reactions of bisdia­mantanes with strong electrophiles, and only the arylation of 4,4′-bisdiamantane proceeds as a bis-apical substitution.Received: 31.03.2020Revised: 05.05.2020Accepted: 29.05.2020Цель. Разработать препаративные методы функционализации димеров диамантана.Результаты и их обсуждение. Реакция 1,1’-бисдиамантана с бромом и последующий гидролиз дают 6-гидрокси-1,1’-бисдиамантан с выходом 56%. Реакция 4,4’-бисдиамантана с азотной кислотой или жидким бромом с последующим гидролизом приводит к смеси гидроксипроизводных и 1,1’-дигидрокси- 4,4’-бисдиамантана после изомеризации в серной кислоте (выход – 73%). Таким образом, реакционная способность бис-диамантанов с электрофилами обусловлена большей стабильностью карбкатионов в медиальных положениях, что было подтверждено DFT-расчетами. Тогда как медиальное замещение до­минирует в реакциях 4,4’-бисдиамантана с электрофилами, арилирование бензолом в присутствии трет-бутилбромида и хлорида алюминия дает бис-апикальное производное 9,9’-дифенил-4,4’-бисдиамантан. Экспериментальная часть. Структура 6-гидрокси-1,1’-бисдиамантана была подтверждена данными рентгеноструктурного анализа. Направление замещения в 1,1’-дигидрокси-4,4’-бисдиамантане было подтверж­дено спектрами 2D-ЯМР. Арилирование 4,4’-бисдиамантана бензолом протекает как бис-апикальное за­мещение с образованием высокосимметричного 9,9’-дифенил-4,4’-бисдиамантана с выходом 47%. Выводы. Показано, что медиальное замещение доминирует в реакциях бисдиамантанов с сильными электрофилами, и только арилирование 4,4’-бисдиамантана протекает как бис-апикальное замещение.Received: 31.03.2020Revised: 05.05.2020Accepted: 29.05.2020Мета. Розробити препаративні методи функціоналізації димерів діамантану. Результати та їх обговорення. Реакція 1,1’-бісдіамантану з бромом і подальший гідроліз дають 6-гідрокси- 1,1’-бісдіамантан з виходом 56 %. Реакція 4,4’-бісдіамантану з азотною кислотою або рідким бромом з наступ­ним гідролізом приводить до суміші гідроксипохідних та до 1,1’-дигідрокси-4,4’-бісдіамантану після ізо­меризації в сірчаній кислоті (вихід – 73 %). Таким чином, реакційна здатність бісдіамантанів з електрофілами визначається більшою стабільністю карбокатіонів у медіальних положеннях каркасів, що було доведено DFT-розрахунками. Тоді як медіальне заміщення домінує в реакціях 4,4’-бісдамантану з електрофілами, арилювання бензеном у присутності трет-бутилброміду та алюмінію хлориду дає біс-апікальне похідне 9,9’-дифеніл-4,4’-бісдіамантан. Експериментальна частина. Структуру 6-гідрокси-1,1’-бісдіамантану було доведено даними рентге­ноструктурного аналізу. Напрямок заміщення в 1,1’-дигідрокси-4,4’-бісдіамантані було підтверджено спек­трами 2D-ЯМР. Арилювання 4,4’-бісдіамантану бензеном відбувається як біс-апікальне заміщення з утво­ренням 9,9’-дифеніл-4,4’-бісдіамантану з виходом 47 %. Висновки. Показано, що медіальне заміщення домінує в реакціях бісдіамантанів із сильними електро­філами, і лише арилювання 4,4’-бісдіамантану перебігає як біс-апікальне заміщення.Received: 31.03.2020Revised: 05.05.2020Accepted: 29.05.202