2CH-2Nの正方形と六角形の相互作用：結晶学的データ分析と計算研究の組み合わせ

近年、典型的なσホール相互作用であるカルコゲン結合（CHB）は、特定のアプリケーションのボトムアップ設計アプローチとして大きな可能性を示しています。ケンブリッジ構造データベース（CSD）の調査によると、2CH-2Nの正方形と六角形の相互作用モチーフを含む多数の結晶構造が抽出されました。CSDの検索結果に基づいて、2,1,3-ベンゾコルコゲネルアジアゾール1および2,1,3-ピリドチャルコゲネルアジアゾール2の二量体における2CH-2Nの正方形の相互作用は、シャルコゲナゾロの二量体での2CH-2Nヘキサゴン相互作用とともに一緒になります。ピリジン3およびトリアゾロ - カルコゲンアジアゾール4が最初に研究されました。次に、これらの独特の相互作用に対する代替効果は、1S足場の4,7位置で多様な小さな非芳香族置換基と3te足場の2位置でさまざまなアリール置換基を導入することにより、徹底的に調べられました。私たちの計算では、このような二等型CHB相互作用の魅力への主要な貢献は静電物質であり、軌道用語も重要な役割を果たしていることが示されました。NO2、CN、CF3などの強力な電子吸引置換基は、正方形のCHB相互作用を促進する傾向がありますが、強力な電子抑制能力を備えたC6F5およびCF3置換基は六角形のCHB相互作用を強化します。特に、研究中の二量体の結合エネルギーと、Chσ穴の表面静電ポテンシャル（ESP）の最大値とN原子の最小表面ESPの両方の間に良好な線形相関が確立されており、評価する合理的なモデルを提供します。これらの相互作用。この研究で報告されている結果は、材料科学と生化学における2CH-2N環状モチーフの応用に関する設計ガイダンスを提供します。

In recent years, chalcogen bonding (ChB), a typical σ-hole interaction, has shown great potential as a bottom-up design approach for specific applications. According to our survey of the Cambridge Structural Database (CSD), a large number of crystal structures containing 2Ch-2N square and hexagon interaction motifs were extracted. On the basis of the CSD search results, the 2Ch-2N square interactions in the dimers of 2,1,3-benzochalcogenadiazole 1 and 2,1,3-pyridochalcogenadiazole 2, together with 2Ch-2N hexagon interactions in the dimers of chalcogenazolo-pyridine 3 and triazolo-chalcogenadiazole 4, were firstly studied. Then, substituent effects on these peculiar interactions were thoroughly examined by introducing a diversity of small, non-aromatic substituents at the 4,7-positions of the 1S scaffold and various aryl substituents at the 2-position of the 3Te scaffold. Our calculations showed that the major contribution to the attraction of such bidentate ChB interactions is electrostatics, while the orbital term also plays an important role. Some strong electron-withdrawing substituents, such as NO2, CN, and CF3, tend to enhance square ChB interactions, while C6F5 and CF3 substituents with a strong electron-withdrawing ability strengthen hexagon ChB interactions. Particularly, a good linear correlation has been established between the binding energies of the dimers under study and both the surface electrostatic potential (ESP) maxima for the Ch σ-holes and the minimum surface ESP of the N atoms, which provides reasonable models to evaluate these interactions. The results reported in this work will provide design guidance for the applications of 2Ch-2N cyclic motifs in materials science and biochemistry.