En química , un enlace pnicógeno ( PnB ) es una interacción no covalente que ocurre cuando hay una fuerza de atracción neta entre una región electrofílica en un átomo pnicógeno "donante" (Pn) en una molécula y una región nucleofílica en un átomo "aceptor", que puede estar en la misma molécula o en otra. [1] Estrechamente relacionados con los enlaces halógenos y calcógenos , los enlaces pnicógenos son una forma de interacción no covalente que se puede considerar en términos de transferencia de carga e interacciones electrostáticas. [2]
Los enlaces pnicógenos suelen demostrar direccionalidad, con la interacción formándose en una proyección lineal al enlace R–Pn (un agujero σ ) o en un plano perpendicular a los tres enlaces R–Pn coplanares (un agujero π). [3] En tales casos, la polarización del átomo pnicógeno por un sustituyente que atrae electrones, da como resultado una distribución electrónica anisotrópica en el átomo Pn, lo que proporciona una región electropositiva direccional, lo que resulta en una interacción electrostática atractiva. A medida que la polarizabilidad de un átomo aumenta al descender en la tabla periódica, las fuerzas de enlace pnicógeno generalmente aumentan al descender el grupo pnicógeno, tanto como resultado de una mayor poliarización que resulta en una mayor contribución electrostática al enlace, pero también a través de mayores interacciones de dispersión entre el donante PnB más pesado y el átomo aceptor PnB. [4]
Las interacciones de enlace pnicógeno también pueden contribuir a las interacciones de transferencia de carga, en las que un par solitario en el aceptor de enlace pnicógeno se dona a un orbital σ* en el átomo pnicógeno. A pesar de la interacción de transferencia de carga, las interacciones de enlace pnicógeno son interacciones no covalentes , con longitudes de enlace X···Y más cortas que la suma de los radios de van der Waals , pero significativamente más largas que la suma de los radios covalentes . [5]
La direccionalidad de las interacciones de σ-agujeros , incluidas las interacciones PnB, ha dado como resultado su explotación dentro del campo de la química supramolecular , incorporando sistemas donantes PnB en una variedad de sistemas que explotan la formación de interacciones intermoleculares débiles para una variedad de aplicaciones.
Se ha demostrado que los donantes de PnB pueden funcionar como catalizadores ácidos de Lewis . [6] La primera catálisis de PnB informada fue en 2018, cuando se demostró que las interacciones de PnB eran catalizadores potentes para la reacción de Reissert . [7] Dada su posición intermedia en el grupo principal de la tabla periódica, la catálisis de PnB puede ser atractiva debido a un equilibrio entre la repulsión estérica y los factores de polarizabilidad .
En cuanto a las interacciones de enlace de halógeno y calcógeno , las interacciones de σ-agujero en los huéspedes PnB se han explotado para la unión y reconocimiento de aniones, con un informe en 2022 que explota una serie de receptores de antinomia de triarilo y bismuto para la unión de aniones haluro. [8] Los sistemas informados demostraron selectividad para el cloruro de otros halies y sobre la unión de oxoaniones , en contraste con las tendencias observadas para los sistemas de enlace de hidrógeno , lo que sugiere que las interacciones PnB pueden tener ventajas en la detección selectiva de aniones haluro sobre los sistemas de enlace de hidrógeno.
También se ha demostrado que los sistemas PnB son capaces de transportar aniones a través de la membrana, en los que los compuestos organopnictógenos lipofílicos se unen a un anión a través de interacciones PnB, lo que permite el transporte. [9] La actividad redox de los sistemas del grupo principal permite la sintonización del transporte, en el que se habilita un comportamiento conmutable de "encendido/apagado" entre un portador inactivo y un portador reducido. Park y Gabbaï han demostrado un sistema de este tipo, en el que la reducción de un sulfonio adyacente permite el transporte a través de la membrana de aniones por un transportador de antimonio. [10]