Analysis of cooperation and electron delocalization in intermolecular hydrogen bonds

Abstract

This thesis presents different studies on hydrogen bonds that occur between two molecules. It is because of the biological importance of DNA that the base pairs, and other compounds with similar hydrogen bonds as these base pairs, have been studied in this thesis.

The main objective of the thesis is to understand Resonance Assisted Hydrogen Bonds (RAHB). There are two well-defined parts in this thesis. First, electron delocalization indices are used in order to have a better image of the HB formation in our systems. Secondly, a decomposition of the hydrogen bond energy allows understanding the components of the bonding energy and identifying which are responsible for the extra stabilization that compounds with RAHB show. Both computational approaches show that the π electrons are not responsible for the enhanced stability of the RAHB

Aquesta tesi presenta diferents estudis sobre enllaços d’hidrogen que tenen lloc entre dues molècules. La importància biològica de l’ADN ha portat a escollir com a sistemes d’estudi les seves parelles de bases i altres compostos que mostren enllaços semblants.

El principal objectiu de la tesi és entendre els enllaços d’hidrogen assistits per ressonància (RAHB). En aquesta tesi hi ha dues parts ben diferenciades. Primerament, s’usen índexs de deslocalització electrònica, que permeten tenir una imatge més clara de la formació dels enllaços d’hidrogen en els nostres sistemes. En segon lloc, la descomposició de l’energia dels enllaços d’hidrogen permet entendre els components de l’energia d’enllaç i identificar els responsables de l’extra estabilització que presenten els compostos amb RAHB. Els dos enfocaments computacionals mostren que els electrons π no són responsables de la millor estabilitat dels RAHB