Structure and Properties of Germanium [n]-Prismanes Ge2nH2n: A Quantum Chemical Study

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Using the B3LYP/6-311+G(df,p) method, the stability limits of germanium prismanes Ge2nH2n were studied and it was shown that the prismane configurations are stable up to n = 15, while with a further increase in n, a distortion of the prismatic structure is observed. The greatest stability is demonstrated by 5-germaprismane Ge10H10, while the remaining members of the series show a progressive decrease in stability with increasing n. Germanium systems are characterized by lower stress energy, lower binding energy, and lower formation enthalpy compared to carbon and silicon systems, with the trends in the main characteristics corresponding to those observed for carbon and silicon derivatives.

About the authors

D. V. Steglenko

Research Institute of Physical and Organic Chemistry, Southern Federal University

Email: dvsteglenko@sfedu.ru
Rostov-on-Don, 344090 Russia

T. N. Gribanova

Research Institute of Physical and Organic Chemistry, Southern Federal University

Rostov-on-Don, 344090 Russia

R. M. Minyaev

Research Institute of Physical and Organic Chemistry, Southern Federal University

Rostov-on-Don, 344090 Russia

References

  1. Greenberg A., Liebman J.F. Strained Organic Molecules. New York: Academic Press, 1978.
  2. Gribanova T.N., Minkin V.I., Minyaev R.M. in: Strained Hydrocarbons / Ed. H. Dodziuk. Weinheim: Wiley-VCH 2009. P. 49. doi: 10.1002/9783527627134.ch2
  3. Грибанова Т.Н., Миняев Р.М., Минкин В.И. // Докл. АН. 2006. Т. 411. № 1. С. 62; Gribanova T.N., Minyaev R.M., Minkin V.I. // Doklady Chem. 2006. Vol. 411. P. 193. doi: 10.1134/S0012500806110012
  4. Грибанова Т.Н., Миняев Р.М., Минкин В.И. // ЖОрХ. 2007. Т. 43. № 8. С. 1152; Gribanova T.N., Minyaev R.M., Minkin V.I. // Russ. J. Org. Chem. 2007. Vol. 43. P. 1144. doi: 10.1134/S107042800708009X
  5. Disch R.L., Schulman J.M. // J. Am. Chem. Soc. 1988. Vol. 110. P. 2102. doi: 10.1021/ja00215a015
  6. Nagase S. // Acc. Chem. Res. 1995. Vol. 28. P. 469. doi: 10.1021/ar00059a005
  7. Katz T.J., Acton N. // J. Am. Chem. Soc. 1973. Vol. 95. P. 2738. doi: 10.1021/ja00789a084
  8. Eaton P.E., Cole T.W. // J. Am. Chem. Soc. 1964. Vol. 86. P. 962. doi: 10.1021/ja01059a072
  9. Eaton P.E., Cole T.W. // J. Am. Chem. Soc. 1964. Vol. 86. P. 3157. doi: 10.1021/ja01069a041
  10. Eaton P.E., Or Y.S., Branca S.J., Ravi Shankar B.K. // Tetrahedron. 1986. Vol. 42. P. 1621. doi: 10.1016/S0040-4020(01)87579-7
  11. Zhang M.-X., Eaton P.E., Gilardi R. // Angew. Chem. Int. Ed. 2000. Vol. 39. P. 401. doi: 10.1002/(SICI)1521-3773(20000117)39:2<401::AID-ANIE401>3.0.CO;2-P
  12. Миняев Р.М., Грибанова Т.Н., Минкин В.И. // Докл. АН. 2013. Т. 453. № 5. С. 513; Minyaev R.M., Gribanova T.N., Minkin V.I. // Doklady Chem. 2013. Vol. 453. P. 270. doi: 10.1134/S0012500813120033
  13. Minyaev R.M., Minkin V.I., Gribanova T.N., Starikov A.G., Hoffmann R. // J. Org. Chem. 2003. Vol. 68. P. 8588. doi: 10.1021/jo034910l
  14. Bachrach S.M., Demoin D.W. // J. Org. Chem. 2006. Vol. 71. P. 5105. doi: 10.1021/jo060240i
  15. Грибанова Т.Н., Миняев Р.М., Минкин В.И. // Изв. АН. Сер. хим. 2023. Т. 72. № 11. С. 2565; Gribanova T.N., Minyaev R.M., Minkin V.I. // Russ. Chem. Bull. 2023. Vol. 72. P. 2565. doi: 10.1007/s11172-023-4060-2
  16. Pour N., Itzhaki L., Hoz B., Altus E., Basch H., Hoz S. // Angew. Chem. Int. Ed. 2006. Vol. 45. P. 5981. doi: 10.1002/anie.200601764
  17. Pour N., Altus E., Basch H., Hoz S. // J. Phys. Chem. (C). 2009. Vol. 113. P. 3467. doi: 10.1021/jp809791j
  18. Jarowski P.D., Diederich F., Houk K.N. // J. Org. Chem. 2005. Vol. 70. P. 1671. doi: 10.1021/jo0479819
  19. Грибанова Т.Н., Гапуренко О.А., Стариков А.Г., Миняев Р.М., Минкин В.И. // Докл. АН. 2008. Т. 422. № 5. С. 629; Gribanova T.N., Gapurenko O.A., Starikov A.G., Minyaev R.M., Minkin V.I. // Doklady Chem. 2008. Vol. 422. P. 255. doi: 10.1134/S0012500808100042
  20. Грибанова Т.Н., Миняев Р.М., Минкин В.И. // Докл. АН. 2007. Т. 412. № 1. С. 62; Gribanova T.N., Minyaev R.M., Minkin V.I. // Doklady Chem. 2007. Vol. 412. P. 1. doi: 10.1134/S0012500807010016
  21. Грибанова Т.Н., Миняев Р.М., Минкин В.И. // Докл. АН. 2008. Т. 418. № 2. С. 198; Gribanova T.N., Minyaev R.M., Minkin V.I. // Doklady Chem. 2008. Vol. 418. P. 10. doi: 10.1134/S0012500808010047
  22. Грибанова Т.Н., Миняев Р.М., Минкин В.И. // Изв. АН. Сер. хим. 2006. № 11. С. 1825; Gribanova T.N., Minyaev R.M., Minkin V.I. // Russ. Chem. Bull. 2006. Vol. 55. P. 1893. doi: 10.1007/s11172-006-0530-6
  23. Миняев Р.М., Грибанова Т.Н., Стариков А.Г., Гапуренко О.А., Минкин В.И. // Докл. АН. 2005. Т. 404. № 5. С. 632; Minyaev R.M., Gribanova T.N., Starikov A.G., Gapurenko O.A., Minkin V.I. // Doklady Chem. 2005. Vol. 404. P. 193. doi: 10.1007/s10631-005-0070-x
  24. Minyaev R.M., Gribanova T.N., Minkin V.I. in: Comprehensive Inorganic Chemistry II / Eds J. Reedijk, K. Poeppelmeier. Amsterdam: Elsevier, 2013. P. 109. doi: 10.1016/B978-0-08-097774-4.00904-9
  25. Sekiguchi A., Sakurai H. in: Studies in Inorganic Chemistry / Ed. R. Steudel. Amsterdam: Elsevier, 1992. P. 101. doi: 10.1016/B978-0-444-88933-1.50012-X
  26. Sekiguchi A., Lee V.Y. in: PATAI’S Chemistry of Functional Groups. Chichester: Wiley, 2009. doi: 10.1002/9780470682531.pat0267
  27. Sekiguchi A., Sakurai H. in: Advances in Organometallic Chemistry / Eds F. Gordon, A. Stone, R. West. New York: Academic Press, 1995. P. 1. doi: 10.1016/S0065-3055(08)60597-3
  28. Wang Y., Yuan X., Wang X., Yang M. // THEOCHEM. 2010. Vol. 955. P. 123. doi: 10.1016/j.theochem.2010.06.002
  29. Katin K.P., Grishakov K.S., Gimaldinova M.A., Maslov M.M. // Comput. Mater. Sci. 2020. Vol. 174. P. 109480. doi: 10.1016/j.commatsci.2019.109480
  30. Pour N., Altus E., Basch H., Hoz S. // J. Phys. Chem. (C). 2010. Vol. 114. P. 10386. doi: 10.1021/jp101966c
  31. Sekiguchi A., Kabuto C., Sakurai H. // Angew. Chem. Int. Ed. 1989. Vol. 28. P. 55. doi: 10.1002/anie.198900551
  32. Sekiguchi A., Tetsuo Y., Shigeru D., Sakurai H. // Phosphorus, Sulfur, Silicon, Relat. Elems. 1994. Vol. 93. P. 193. doi: 10.1080/10426509408021814
  33. Sekiguchi A., Yatabe T., Kamatani H., Kabuto C., Sakurai H. // J. Am. Chem. Soc. 1992. Vol. 114. P. 6260. doi: 10.1021/ja00041a063.
  34. Nagase S., Kobayashi K., Kudo T. // Main Group Metal Chemistry. 1994. Vol. 17. doi: 10.1515/MGMC.1994.17.1-4.171
  35. Nagase S. // Angew. Chem. Int. Ed. 1989. Vol. 28. P. 329. doi: 10.1002/anie.198903291
  36. Earley C.W. // J. Phys. Chem. (A). 2000. Vol. 104. P. 6622. doi: 10.1021/jp000090u
  37. Schultz H.P. // J. Org. Chem. 1965. Vol. 30. P. 1361. doi: 10.1021/jo01016a005
  38. Rayne S., Forest K. // Theoretical Chemistry Accounts. 2010. Vol. 127. P. 697. doi: 10.1007/s00214-010-0780-0
  39. Schleyer P.v.R., Maerker C., Dransfeld A., Jiao H., van Eikema Hommes N.J.R. // J. Am. Chem. Soc. 1996. Vol. 118. P. 6317. doi: 10.1021/ja960582d
  40. Moran D., Manoharan M., Heine T., Schleyer P.v.R. // Org. Lett. 2003. Vol. 5. P. 23. doi: 10.1021/ol027159w
  41. Becke A.D. // J. Chem. Phys. 1993. Vol. 98. P. 5648.
  42. Foresman J.B., Frisch A.E., Gaussian I. Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, Gaussian Inc., 1996.
  43. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., Robb M.A., Cheeseman J.R., Scalmani G., Barone V., Petersson G.A., Nakatsuji H., Li X., Caricato M., Marenich A.V., Bloino J., Janesko B.G., Gomperts R., Mennucci B., Hratchian H.P., Ortiz J.V., Izmaylov A.F., Sonnenberg J.L., Williams, Ding F., Lipparini F., Egidi F., Goings J., Peng B., Petrone A., Henderson T., Ranasinghe D., Zakrzewski V.G., Gao J., Rega N., Zheng G., Liang W., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Vreven T., Throssell K., Montgomery J.A., Jr., Peralta J.E., Ogliaro F., Bearpark M.J., Heyd J.J., Brothers E.N., Kudin K.N., Staroverov V.N., Keith T.A., Kobayashi R., Normand J., Raghavachari K., Rendell A.P., Burant J.C., Iyengar S.S., Tomasi J., Cossi M., Millam J.M., Klene M., Adamo C., Cammi R., Ochterski J.W., Martin R.L., Morokuma K., Farkas O., Foresman J.B., Fox D.J., Gaussian 16 Rev. C.01, Wallingford, CT, 2016.
  44. Curtiss L.A., Raghavachari K., Redfern P.C., Pople J.A. // J. Chem. Phys. 1997. Vol. 106. P. 1063. doi: 10.1063/1.473182
  45. Petersson G.A., Tensfeldt T.G., Montgomery J.A., Jr. // J. Chem. Phys. 1991. Vol. 94. P. 6091. doi: 10.1063/1.460448
  46. Zhurko G., Zhurko D. ChemCraft. 2009. http://www. chemcraftprog. com. 2009.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».