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Enregistrement W2433776048 · doi:10.1021/acs.jpca.5b04309

Computational Study of Chemical Reactivity Using Information-Theoretic Quantities from Density Functional Reactivity Theory for Electrophilic Aromatic Substitution Reactions

2015· article· en· W2433776048 sur OpenAlexaff
Wenjie Wu, Zemin Wu, Chunying Rong, Tian Lu, Ying Huang, Shubin Liu

Notice bibliographique

RevueThe Journal of Physical Chemistry A · 2015
Typearticle
Langueen
DomaineChemistry
ThématiqueChemical Reaction Mechanisms
Établissements canadiensMcMaster University
Organismes subventionnairesChina Scholarship Council
Mots-clésChemistryReactivity (psychology)Computational chemistryRegioselectivityElectrophileDensity functional theoryNucleophileAromaticityAb initioMoleculeOrganic chemistryCatalysis

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The electrophilic aromatic substitution for nitration, halogenation, sulfonation, and acylation is a vastly important category of chemical transformation. Its reactivity and regioselectivity is predominantly determined by nucleophilicity of carbon atoms on the aromatic ring, which in return is immensely influenced by the group that is attached to the aromatic ring a priori. In this work, taking advantage of recent developments in quantifying nucleophilicity (electrophilicity) with descriptors from the information-theoretic approach in density functional reactivity theory, we examine the reactivity properties of this reaction system from three perspectives. These include scaling patterns of information-theoretic quantities such as Shannon entropy, Fisher information, Ghosh-Berkowitz-Parr entropy and information gain at both molecular and atomic levels, quantitative predictions of the barrier height with both Hirshfeld charge and information gain, and energetic decomposition analyses of the barrier height for the reactions. To that end, we focused in this work on the identity reaction of the monosubstituted-benzene molecule reacting with hydrogen fluoride using boron trifluoride as the catalyst in the gas phase. We also considered 19 substituting groups, 9 of which are ortho/para directing and the other 9 meta directing, besides the case of R = -H. Similar scaling patterns for these information-theoretic quantities found for stable species elsewhere were disclosed for these reactions systems. We also unveiled novel scaling patterns for information gain at the atomic level. The barrier height of the reactions can reliably be predicted by using both the Hirshfeld charge and information gain at the regioselective carbon atom. The energy decomposition analysis ensued yields an unambiguous picture about the origin of the barrier height, where we showed that it is the electrostatic interaction that plays the dominant role, while the roles played by exchange-correlation and steric effects are minor but indispensable. Results obtained in this work should shed new light for better understanding of the factors governing the reactivity for this class of reactions and assisting ongoing efforts for the design of new and more efficient catalysts for such kind of transformations.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,015

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,031
Tête enseignante GPT0,268
Écart entre enseignants0,237 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations52
Publié2015
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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