Published January 30, 2024 | Version v1
Publication Open

Synthesis, Crystal Structure, and computational techniques (DFT, HSA, ELF) Studies of a New 2- Ethylanilinium Phosphite[CH3CH2C6H4NH3]PO3

Creators

  • 1. University of Hassan II Casablanca
  • 2. Chouaib Doukkali University
  • 3. Chongqing Three Gorges University

Description

Abstract Chemical preparation, crystal structure characterization, and computational techniques (DFT, HAS, and ELF) provided a comprehensive characterization of the structural, electronic, and intermolecular interaction properties for the new synthesized crystal, 2-ethylanilinium phosphite [CH 3 CH 2 C 6 H 4 NH 3 ]PO 3 , abbreviated as C 8 H 12 NH 2 PO 3 .This organic-inorganic phosphite was synthesized by reaction of phosphorous acid H 3 PO 3 with a solution of N,N-Dimethylaniline C 8 H 11 N. Single crystal X-Ray diffraction analysis shows that this compound crystallizes in the triclinic system with P-1(Z=2)space group, and the unit cell parameters: a=4.6042(2) Å; b=10.3863(4) Å c=10.7848(5) Å, a=90.115(3)°,β=97.878(3)°, g=98.462(3)°, V=505.18(4) Å 3 . The structure refinement is made by the least-squares method with full matrix at R = 0.036, and wR2 = 0.109 for 1989 independent reflections. In the title structure, anions [H 2 PO 3 ] - and cations [CH 3 CH 2 C 6 H 4 NH 3 ] + are linked together by medium to strong hydrogen bonds, forming a 3D-complex network, which ensures the structural cohesion. A comparative study using standard deviation (SD) among bond lengths and angles, obtained by X-ray diffraction and DFT minimized geometrical descriptors using a B3LYP/lanl2dz/scrf=(solvent=water) /pop=(nbo, savenbos) basis set, which leads to calculate the SD average percentage at (+4.99%) for Bond lengths and at (+2.014%)for Angles. 3D-MEPs and the FMO (HOMO/LUMO) were used to assess the Local and Global reactivity for C 8 H 12 NH 2 PO 3 . Molecular orbital contributions are evaluated by DOS (Density of States). The intermolecular interactions properties were determined for C 8 H 12 NH 2 PO 3 by Hirshfeld surface analyses (HSA). The HSA results indicate that N–H⋯O & O–H⋯O hydrogen bonds are the primary intermolecular interactions responsible for stabilizing the crystal structure of this particular supramolecular assembly. The combined experimental and computational approach allowed a detailed understanding of the synthesized material at the molecular and crystalline level.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

ملخص قدم التحضير الكيميائي، وتوصيف البنية البلورية، والتقنيات الحسابية (DFT، و HAS، و ELF) توصيفًا شاملاً لخصائص التفاعل الهيكلي والإلكتروني والجزيئي للكريستال المركب الجديد، 2 -إيثيل أنيلينيوم فوسفيت [CH 3 CH 2 C 6 H 4 NH 3 ]PO 3 ، والمختصر كـ C 8 H 12 NH 2 PO 3. تم تصنيع هذا الفوسفيت العضوي غير العضوي عن طريق تفاعل حمض الفوسفور H 3 PO 3 بمحلول N، N - Dimethylaniline C 8 H 11 N. يُظهر تحليل حيود الأشعة السينية أحادي البلورة أن هذا المركب يتبلور في النظام الثلاثي العيادات مع مجموعة الفضاء P -1(Z=2)، ومعلمات خلية الوحدة: a= 4.6042 (2) Å ؛ b= 10.3863 (4) Å c= 10.7848 (5) Å، a= 90.115 (3)،β= 97.878 (3 °)، 98.462 (V ° 3)، = 50.185 (3) Å. يتم تنقيح الهيكل بطريقة المربعات الصغرى مع مصفوفة كاملة عند R = 0.036، و wR2 = 0.109 للانعكاسات المستقلة لعام 1989. في هيكل العنوان، ترتبط الأنيونات [H 2 PO 3 ] - والكاتيونات [CH 3 CH 2 C 6 H 4 NH 3 ] + معًا بروابط هيدروجينية متوسطة إلى قوية، مما يشكل شبكة معقدة ثلاثية الأبعاد، مما يضمن التماسك الهيكلي. دراسة مقارنة باستخدام الانحراف المعياري (SD) بين أطوال الروابط والزوايا، تم الحصول عليها عن طريق حيود الأشعة السينية و DFT تقليل الأوصاف الهندسية باستخدام مجموعة أساس B3LYP/lanl2dz/scrf =(solvent = water) /pop=(nbo، savenbos)، مما يؤدي إلى حساب متوسط النسبة المئوية لـ SD عند (+4.99 ٪) لأطوال السندات وعند (+2.014 ٪) للزوايا. تم استخدام أعضاء البرلمان الأوروبي ثلاثي الأبعاد و FMO (HOMO/LUMO) لتقييم التفاعل المحلي والعالمي لـ C 8 H 12 NH 2 PO 3 . يتم تقييم المساهمات المدارية الجزيئية بواسطة DOS (كثافة الدول). تم تحديد خصائص التفاعلات بين الجزيئات لـ C 8 H 12 NH 2 PO 3 بواسطة تحليلات سطح هيرشفيلد (HSA). تشير نتائج HSA إلى أن الروابط الهيدروجينية N - H - O & O - H - O هي التفاعلات الأولية بين الجزيئات المسؤولة عن تثبيت البنية البلورية لهذه التجميعة فوق الجزيئية المعينة. سمح النهج التجريبي والحسابي المشترك بفهم مفصل للمادة المركبة على المستوى الجزيئي والبلوري.

Translated Description (French)

Résumé La préparation chimique, la caractérisation de la structure cristalline et les techniques de calcul (DFT, HAS et ELF) ont fourni une caractérisation complète des propriétés d'interaction structurale, électronique et intermoléculaire du nouveau cristal synthétisé, le phosphite de 2-éthylanilinium [CH 3 CH 2 C 6 H 4 NH 3 ]PO 3 , en abrégé C 8 H 12 NH 2 PO 3. Ce phosphite organique-inorganique a été synthétisé par réaction de l'acide phosphoreux H 3 PO 3 avec une solution de N,N-Diméthylaniline C 8 H 11 N. L'analyse par diffraction des rayons X sur monocristal montre que ce composé cristallise dans le système triclinique avec P-1(Z=2) groupe d'espace, et les paramètres de la maille unitaire : a = 4,6042 (2) Å ; b= 10,3863 (4) Å c= 10,7848 (5) Å, a = 90,115 (3)°,β= 97,878 (3)°, g= 98,462 (3)°, V= 505,18 (4) Å 3 . L'affinement de la structure est effectué par la méthode des moindres carrés avec une matrice complète à R = 0,036, et wR2 = 0,109 pour les réflexions indépendantes de 1989. Dans la structure du titre, les anions [H 2 PO 3 ] - et les cations [CH 3 CH 2 C 6 H 4 NH 3 ] + sont liés ensemble par des liaisons hydrogène moyennes à fortes, formant un réseau complexe en 3D, qui assure la cohésion structurelle. Une étude comparative utilisant l'écart type (ET) entre les longueurs et les angles de liaison, obtenue par diffraction des rayons X et par TFD, a minimisé les descripteurs géométriques en utilisant un ensemble de base B3LYP/lanl2dz/scrf =(solvant = eau) /pop=(nbo, savenbos), ce qui conduit à calculer le pourcentage moyen d'ET à (+4,99 %) pour les longueurs de liaison et à (+2,014 %)pour les angles. 3D-MEPs et le FMO (HOMO/LUMO) ont été utilisés pour évaluer la réactivité locale et globale pour C 8 H 12 NH 2 PO 3 . Les contributions orbitales moléculaires sont évaluées par DOS (Densité d'États). Les propriétés d'interactions intermoléculaires ont été déterminées pour C 8 H 12 NH 2 PO 3 par analyses de surface de Hirshfeld (HSA). Les résultats de l'HSA indiquent que les liaisons hydrogène N–H O et O–H O sont les principales interactions intermoléculaires responsables de la stabilisation de la structure cristalline de cet assemblage supramoléculaire particulier. L'approche expérimentale et computationnelle combinée a permis une compréhension détaillée du matériau synthétisé au niveau moléculaire et cristallin.

Translated Description (Spanish)

Resumen La preparación química, la caracterización de la estructura cristalina y las técnicas computacionales (DFT, HAS y ELF) proporcionaron una caracterización integral de las propiedades de interacción estructural, electrónica e intermolecular para el nuevo cristal sintetizado, fosfito de 2-etilanilinio [CH 3 CH 2 C 6 H 4 NH 3 ]PO 3 , abreviado como C 8 H 12 NH 2 PO 3. Este fosfito orgánico-inorgánico se sintetizó mediante la reacción del ácido fosforoso H 3 PO 3 con una solución de N,N-dimetilanilina C 8 H 11 N. El análisis de difracción de rayos X de cristal único muestra que este compuesto cristaliza en el sistema triclínico con P-1(Z=2) grupo espacial, y los parámetros de la celda unitaria: a = 4.6042 (2) Å; b= 10.3863 (4) Å c= 10.7848 (5) Å, a =90.115(3)°,β= 97.878 (3)°, g= 98.462 (3)°, V= 505.18 (4) Å 3 . El refinamiento de la estructura se realiza mediante el método de mínimos cuadrados con matriz completa a R = 0.036 y wR2 = 0.109 para reflexiones independientes de 1989. En la estructura del título, los aniones [H 2 PO 3 ] - y los cationes [CH 3 CH 2 C 6 H 4 NH 3 ] + están unidos entre sí por enlaces de hidrógeno de medios a fuertes, formando una red compleja en 3D, que garantiza la cohesión estructural. Un estudio comparativo que utiliza la desviación estándar (SD) entre las longitudes y ángulos de los enlaces, obtenido por difracción de rayos X y DFT minimizó los descriptores geométricos utilizando un conjunto básico B3LYP/lanl2dz/scrf =(solvente = agua) /pop=(nbo, savenbos), lo que lleva a calcular el porcentaje promedio de SD en (+4.99%) para las longitudes de los enlaces y en (+2.014%)para los ángulos. Se utilizaron 3D-MEP y el FMO (HOMO/Lumo) para evaluar la reactividad local y global para C 8 H 12 NH 2 PO 3 . Las contribuciones orbitales moleculares se evalúan por DOS (Densidad de Estados). Las propiedades de las interacciones intermoleculares se determinaron para C 8 H 12 NH 2 PO 3 mediante análisis de superficie de Hirshfeld (HSA). Los resultados de HSA indican que los enlaces de hidrógeno N–H O & O–H O son las principales interacciones intermoleculares responsables de estabilizar la estructura cristalina de este ensamblaje supramolecular particular. El enfoque experimental y computacional combinado permitió una comprensión detallada del material sintetizado a nivel molecular y cristalino.

Files

latest.pdf.pdf

Files (2.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:62083e2830d7c1e1296013d93bf051a2
2.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسات التركيب والبنية البلورية والتقنيات الحسابية (DFT، HSA، ELF) لفوسفيت إيثيل أنيلينيوم جديد [CH3CH2C6H4NH3]PO3
Translated title (French)
Synthèse, structure cristalline et techniques de calcul (DFT, HSA, ELF) Études d'un nouveau phosphite de 2-éthylanilinium[CH3CH2C6H4NH3]PO3
Translated title (Spanish)
Síntesis, estructura cristalina y técnicas computacionales (DFT, HSA, ELF) Estudios de un nuevo fosfito de 2-etilanilinio[CH3CH2C6H4NH3]PO3

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4391345477
DOI
10.21203/rs.3.rs-3897190/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W2950637894 (Other)
https://openalex.org/W2711806730 (Other)
https://openalex.org/W2324887520 (Other)
https://openalex.org/W2082823139 (Other)
https://openalex.org/W2040850106 (Other)
https://openalex.org/W1989359090 (Other)
https://openalex.org/W1984275137 (Other)
https://openalex.org/W1970277544 (Other)
https://openalex.org/W1969352129 (Other)
https://openalex.org/W1969215021 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1556828296
  • https://openalex.org/W1969360633
  • https://openalex.org/W1974463128
  • https://openalex.org/W2001504279
  • https://openalex.org/W2022724531
  • https://openalex.org/W2023271753
  • https://openalex.org/W2026975368
  • https://openalex.org/W2043935697
  • https://openalex.org/W2053555307
  • https://openalex.org/W2063088500
  • https://openalex.org/W2082139769
  • https://openalex.org/W2083696465
  • https://openalex.org/W2101547779
  • https://openalex.org/W2128036243
  • https://openalex.org/W2794468001
  • https://openalex.org/W2950585922
  • https://openalex.org/W3005226692
  • https://openalex.org/W3025035940
  • https://openalex.org/W3084225076
  • https://openalex.org/W3124833107
  • https://openalex.org/W3135092304
  • https://openalex.org/W3166374293
  • https://openalex.org/W4226498471
  • https://openalex.org/W4300915503
  • https://openalex.org/W4300986240
  • https://openalex.org/W4387536974