В химии пниктогенная связь ( PnB ) представляет собой нековалентное взаимодействие , возникающее при наличии чистой силы притяжения между электрофильной областью на «донорном» атоме пниктогена (Pn) в молекуле и нуклеофильной областью на «акцепторном» атоме, который может находиться в той же или другой молекуле. [1] Тесно связанные с галогенными и халькогенными связями , пниктогенные связи представляют собой форму нековалентного взаимодействия , которое можно рассматривать с точки зрения переноса заряда и электростатических взаимодействий. [2]
Связи пниктогена обычно демонстрируют направленность, при этом взаимодействие формируется либо на линейной проекции связи R–Pn ( σ-дырка ), либо в плоскости, перпендикулярной трем копланарным связям R–Pn (π-дырка). [3] В таких случаях поляризация атома пниктогена электроноакцепторным заместителем приводит к анизотропному распределению электронов в атоме Pn, что обеспечивает направленную электроположительную область, что приводит к притягивающему электростатическому взаимодействию. Поскольку поляризуемость атома увеличивается при спуске по периодической таблице, прочность связей пниктогена обычно увеличивается при спуске группы пниктогена, как в результате повышенной поляризации, приводящей к большему электростатическому вкладу в связывание, так и за счет увеличенных дисперсионных взаимодействий между более тяжелым донором PnB и атомом-акцептором PnB. [4]
Вклады в пниктогенные связывающие взаимодействия могут также возникать через взаимодействия переноса заряда, в которых неподеленная пара на акцепторе связи пниктогена отдается в σ*-орбиталь на атоме пниктогена. Несмотря на взаимодействие переноса заряда, пниктогенные связывающие взаимодействия являются нековалентными взаимодействиями , с длинами связей X···Y короче, чем сумма радиусов Ван-дер-Ваальса , но значительно длиннее, чем сумма радиусов ковалентности . [5]
Направленность взаимодействий σ-дырок , включая взаимодействия PnB, привела к их использованию в области супрамолекулярной химии , включив донорные системы PnB в ряд систем, использующих образование слабых межмолекулярных взаимодействий для различных приложений.
Было показано, что доноры PnB способны функционировать как кислотные катализаторы Льюиса . [6] Первое сообщение о катализе PnB было сделано в 2018 году, когда было показано, что взаимодействия PnB являются мощными катализаторами реакции Рейссерта . [7] Учитывая их промежуточное положение в основной группе периодической таблицы, катализ PnB может быть привлекательным из-за баланса между стерическим отталкиванием и факторами поляризуемости .
Что касается взаимодействий галогенов и халкогенов , то взаимодействия σ-дырок в хозяевах PnB использовались для связывания и распознавания анионов, а в отчете 2022 года было показано использование ряда рецепторов триарильной антиномии и висмута для связывания анионов галогенидов. [8] Описанные системы продемонстрировали селективность по отношению к хлориду из других галогенидов и по сравнению со связыванием оксоанионов , в отличие от тенденций, наблюдаемых для систем водородных связей , что позволяет предположить, что взаимодействия PnB могут иметь преимущества в селективном обнаружении анионов галогенидов по сравнению с системами водородных связей.
Системы PnB также продемонстрировали способность к трансмембранному транспорту анионов, в котором липофильные органопниктогенные соединения связывают анион через взаимодействия PnB, обеспечивая транспорт. [9] Окислительно -восстановительная активность основных групповых систем позволяет настраивать транспорт, в котором переключаемое поведение «вкл/выкл» обеспечивается между неактивным носителем и восстановленным носителем. Парк и Габбай продемонстрировали такую систему, в которой восстановление соседнего сульфония обеспечивает трансмембранный транспорт анионов сурьмяным переносчиком. [10]