クレイグタイプのメビウス - 芳香族オスミウム化合物の謎を解きます

核磁気共鳴（NMR）化学シフトと、3つの相対論的レベルの理論を使用して、密度汎関数理論（DFT）レベルで4つのオスミウムを含む分子の磁気誘導電流密度（MICD）感受性が計算されています。計算は、OSの効果的なコア電位（ECP）、全電子スカラーの正確な2成分（x2c）相対論的レベル、およびスピン軌道カップリングを含む相対論的x2cレベルで、準解体レベルで実行されました（したがって-x2c）。以前の研究では、オスマペンタレン（1）およびオスマペンタリン（2および3）は、クレイグ型のメビウス芳香族と見なされ、類似のオスミウム化合物（4）がクレイグ型メビウス抗耳腫瘤であることが示唆されました。ここでは、化学結合を交差させる平面を通過する微量感受性を統合し、Ampère-Maxwellの法則を使用した誘導磁場のライン統合により、磁気誘導電流（GIMIC）法を含むゲージでリング電流強度が得られました。リング電流計算は、1、2、および3が弱く芳香性があり、4が非芳香族であることを示唆しています。計算されたNMR化学シフトを利用可能な実験データと比較することにより、微小感受性の精度を評価しました。微小感受性の視覚化は、リング電流が分子平面の片側からもう一方の側に通過しないことを示しています。クレイグタイプのメビウス抗耳腫類の分子。したがって、分子1-3は、以前に示唆されているように、クレイグ型のメビウス芳香族および分子4はクレイグ型メビウス抗アロマティックではありません。OS原子近くの原子の1H NMRおよび13C NMR化学シフトの計算は、スピン軌道効果を含めることの重要性を示しています。全体として、私たちの研究は、遷移金属を含む有機金属分子の芳香族性の理解を再訪します。

Nuclear magnetic resonance (NMR) chemical shifts and the magnetically induced current density (MICD) susceptibility of four osmium containing molecules have been calculated at the density functional theory (DFT) level using three relativistic levels of theory. The calculations were performed at the quasi-relativistic level using an effective core potential (ECP) for Os, at the all-electron scalar exact two-component (X2C) relativistic level, and at the relativistic X2C level including spin-orbit coupling (SO-X2C). In earlier studies, the osmapentalene (1) and the osmapentalynes (2 and 3) were considered Craig-type Möbius aromatic and it was suggested that the analogous osmium compound (4) is Craig-type Möbius antiaromatic. Here, the ring-current strengths were obtained with the gauge including magnetically induced currents (GIMIC) method by integrating the MICD susceptibility passing through planes that intersect chemical bonds and by line integration of the induced magnetic field using Ampère-Maxwell's law. The ring-current calculations suggest that 1, 2 and 3 are weakly aromatic and that 4 is nonaromatic. The accuracy of the MICD susceptibility was assessed by comparing calculated NMR chemical shifts to available experimental data. Visualization of the MICD susceptibility shows that the ring current does not pass from one side of the molecular plane to the other, which means that the MICD susceptibility of the studied molecules does not exhibit any Möbius topology as one would expect for Craig-type Möbius aromatic and for Craig-type Möbius antiaromatic molecules. Thus, molecules 1-3 are not Craig-type Möbius aromatic and molecule 4 is not Craig-type Möbius antiaromatic as previously suggested. Calculations of the 1H NMR and 13C NMR chemical shifts of atoms near the Os atom show the importance of including spin-orbit effects. Overall, our study revisits the understanding of the aromaticity of organometallic molecules containing transition metals.