Russian Journal of General ChemistryRussian Journal of General ChemistryЖурнал общей химии0044-460X3034-5596The Russian Academy of Sciences66698110.31857/S0044460X23060173FNPOITArticlesСтатьиResearch ArticleQuantum-chemical study of еhe binding energy of lithium ion endofullerene li+@C60 with anionКвантово-химическое изучение энергии связывания эндофуллерена иона лития li+@C60 с анионамиMikhailovG. PМихайловГ. Пgpmihailov@mail.ruUfa University of Science and TechnologyУфимский университет науки и технологий15062023936NO6 (2023)№6 (2023)97898426022025Copyright ©; 2023, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2023, Российская академия наук2023Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0044-460X/article/view/666981

The optimal geometry, binding energy Δ E ion pairs of type Li+@C60·A- (A = BF4, AsF6, PF6, FSI, TFSI, 4F-BB) in vacuum and chlorobenzene medium were calculated using the method of density functional theory. ΔE values were found to decrease significantly in chlorobenzene medium depending on the nature of the anion. In the structures of Li+@C60·A-, various contacts C···F, C···O, C···C, C···N and Li···C were established, which, within the framework of Bader’s theory, “atoms in molecules” were assigned to interactions of closed shells, and their energy is calculated.

Методом теории функционала плотности выполнен расчет оптимальной геометрии, энергии связывания (Δ E ) ионных пар типа Li+@C60·A- (A = BF4, AsF6, PF6, FSI, TFSI, 4F-BB) в вакууме и среде хлорбензола. Установлено, что значения Δ E значительно уменьшаются в среде хлорбензола в зависимости от природы аниона. В структурах Li+@C60·A-установлены разнообразные контакты C···F, C···O, C···C, C···N и Li···C, которые в рамках теории Бейдера «атомы в молекулах» отнесены к взаимодействиям типа закрытых оболочек, и рассчитаны их энергии.

endofullerene lithium ionaniondensity functional theorybinding energypolarizable continuumэндофуллерен иона литияанионтеория функционала плотностиэнергия связыванияполяризуемый континуумЯрмоленко О.B., Юдина А.В., Игнатов А.А. // Электрохимическая энергетика. 2016. Т. 16. № 4. С. 155. doi 10.18500/1608-4039-2016-16-4-155-195Aoyagi S., Nishibori E., Hiroshi Sawa H., Kunihisa Sugimoto K., Takata M., Miyata Y., Kitaura R., Shinohara H., Okada H., Sakai T, Ono Y., Kawachi K., Yokoo K., Ono S., Omote K., Kasama Y., Ishikawa S., Komuro T., Tobita H. // Nature Chemistry. 2010. Vol. 2(8). P.678. doi 10.1038/nchem.698Aoyagi S., Sado Y., Nishibori E., Sawa H., Okada H., Tobita H., Kasama Y., Kitaura R., Shinohara H. // Angew. Chem. Int. Ed. 2012. Vol. 51. P. 3377. doi 10.1002/anie.201108551Ueno H., Kokubo K., Nakamura Y., Ohkubo K., Ikuma N., Moriyama H., Fukuzumibd S., Oshima T. // Chem. Commun. 2013. Vol. 49. P. 7376. doi 10.1039/c3cc43901aKalhoff J., Bresser D., Bolloli M., Alloin F., Sanchez J.-Y., and Passerini S. // ChemSusChem.2014. N 7(10). P. 2939. doi 10.1002/cssc.201402502Suo L., Borodin O., Gao T., Olguin M., Ho J., Fan X., Luo C., Wang C., Xu K. // Science. 2015. Vol. 350. N 6263. P. 938. doi 10.1126/science.aab1595Jónsson E., Johansson P. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2012. Vol. 14. P.10774. doi 10.1039/C2CP40612HLiu Z., Chai J., Xu G., Wang Q., Cui G. // Coord. Chem. Rev. 2015. Vol. 292. P. 56. doi 10.1016/j.ccr.2015.02.011Михайлов Г.П. // ЖОХ. 2018. Т. 88. Вып. 11. С. 1858Mikhailov G.P. // Russ. J. Gen. Chem. 2018. Vol. 88. N 11. P. 2335. doi 10.1134/S0044460X18110148Bader R.F.W. Atoms in Molecules. A Quantum Theory. Oxford: Clarendon Press, 1990. 458 p.Espinosa E., Molins E., Lecomte C. // Chem. Phys. Lett. 1998. Vol. 285. N 3-4. P. 170. doi 10.1016/S0009-2614 (98)00036-0Cremer D., Kraka E. // Croat. Chem. Acta. 1984. Vol. 57. P.1259.Antoine R., Rayane D., Benichou E., Dugourd Ph., Broyer M. // Eur. Phys. J. D. 2000. Vol. 12. P. 147. doi 10.1007/s100530070051Oliveira O.V., Gonçalves A.S. // Comput. Chem. 2014. Vol. 2. P. 51. doi 10.4236/cc.2014.2400Bai H., Gao H., Feng W., Zhao Y., Wu Y. // Nanomaterials. 2019. Vol. 9. N 4. P. 630. doi 10.3390/nano 9040630Шишкина С.В., Зубатюк Р.И., Кучеренко Л.И., Парнюк Н.В., Мазур И.А., Георгиевский Г.В., Шишкин О.В. // Изв. АН. Сер. хим. 2013. Т. 62. № 8. С. 1900Shishkin S.V., Zubatyuk R.I., Shishkina O.V., Kucherenko L.I., Parnyuk N.V., Mazur I.A., Georgievskii G.V. // Russ. Chem. Bull. 2013. Vol. 62. N 8. P. 1900. doi 10.1007/s11172-013-0273-0Maiyelvaganan K.R., Prakash M., Ravva M.K. // Comput. Theor. Chem. 2022. Vol. 1209. P. 113601. doi 10.1016/j.comptc.2022.113601Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., Robb M.A., Cheeseman J.R., Montgomery J.A., Jr., Vreven T., Kudin K.N., Burant J.C., Millam J.M., Iyengar S.S., Tomasi J., Barone V., Mennucci B., Cossi M., Scalmani G., Rega N., Petersson G.A., Nakatsuji H., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Klene M., Li X., Knox J.E., Hratchian H.P., Cross J.B., Adamo C., Jaramillo J., Gomperts R., Stratmann R.E., Yazyev O., Austin A.J., Cammi R., Pomelli C., Ochterski J.W., Ayala P.Y., Morokuma K., Voth G.A., Salvador P., Dannenberg J.J., Zakrzewski V.G., Dapprich S., Daniels A.D., Strain M.C., Farkas O., Malick D.K., Rabuck A.D., Raghavachari K., Foresman J.B., Ortiz J.V., Cui Q., Baboul A.G., Clifford S., Cioslowski J., Stefanov B.B., Liu G., Liashenko A., Piskorz P., Komaromi I., Martin R.L., Fox D.J., Keith T.Al-Laham M.A., Peng C.Y., Nanayakkara A., Challacombe M., Gill P.M.W., Johnson B., Chen W., Wong M.W., Gonzalez C., Pople J.A. GAUSSIAN 09, Revision A.1. Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2009.Marenich A.V., Cramer C.J., Truhlar D.G. // J. Phys. Chem. (B). 2009. Vol. 113. P. 6378. doi 10.1021/jp810292Zhurko Z.A. Chemcraft. Version 1.6. http://www.chemcraftprog.comKeith T.A. AIMAll (Version. 10.05.04), http://aim.tkgristmill.com