Spin-orbit contributions in high-spin nitrenes/carbenes: A hybrid CASSCF/MRMP2 study of zero-field splitting tensors

ChemPhysChem

Volumn 11, Issue 14, 2010, Pages 3146-3151

  Sugisaki, Kenji ^a   Toyota, Kazuo ^a   Sato, Kazunobu ^a   Shiomi, Daisuke ^a   Kitagawa, Masahiro ^b   Takui, Takeji ^a  

^a Osaka City University   (Japan)

^b OSAKA UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

Ab initio calculations; High spin systems; Nitrenes; Spin orbit interactions; Zero field splitting tensors

Indexed keywords

CALCULATIONS; QUANTUM CHEMISTRY;

AB INITIO CALCULATIONS; HIGH SPINS; NITRENES; SPIN ORBIT INTERACTIONS; ZERO-FIELD SPLITTINGS;

TENSORS;

EID: 78349254164     PISSN: 14394235     EISSN: 14397641     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cphc.201000492     Document Type: Article

References (63)

1. a) K. Itoh, M. Kinoshita, Molecular Magnetism: New Magnetic Materials, Gordon and Breach, Amsterdam, 2000.
2. b) P. M. Lahti, Magnetic Properties of Organic Materials, Marcel Dekker, New York, 1999.
3. c) K. Itoh, T. Takui, Proc. Jpn. Acad. Ser. B 2004, 80, 29-40.
4. K. Itoh, Chem. Phys. Lett. 1967, 1, 235-238.
5. E. Wasserman, R. W. Murray, W. A. Yager, A. M. Trozzolo, G. Smolinsky, J. Am. Chem. Soc. 1967, 89, 5076-5078; A historical debut of m-phenylenebis(phenylmethylene) in terms of ESR spectroscopy was correctly traced in ref. [7a].
6. K. Itoh, Pure Appl. Chem. 1978, 50, 1251-1259.
7. a) E. Wasserman, K. Schueller, W. A. Yager, Chem. Phys. Lett. 1968, 2, 259-260.
8. b) H. Tukada, K. Mukai, H. Iwamura, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1987, 1159-1160.
9. c) T. A. Fukuzawa, K. Sato, A. S. Ichimura, T. Kinoshita, T. Takui, K. Itoh, P. M. Lahti, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Sci. Technol. Sect. A 1996, 278, 253-260.
10. d) T. Nakai, K. Sato, D. Shiomi, T. Takui, K. Itoh, M. Kozaki, K. Okada, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Sci. Technol. Sect. A 1999, 334, 157-166.
11. e) T. Nakai, K. Sato, D. Shiomi, T. Takui, K. Itoh, M. Kozaki, K. Okada, Synth. Met. 1999, 103, 2265-2266.
12. f) S. V. Chapyshev, R. Walton, J. A. Sanborn, P. M. Lahti, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1580-1588.
13. g) S. V. Chapyshev, H. Tomioka, Bull. Chem. Soc. Jpn. 2003, 76, 2075-2089.
14. a) T. Sato, A. Narazaki, Y. Kawaguchi, H. Niino, G. Bucher, D. Grote, J. J. Wolff, H. H. Wenk, W. Sander, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7846-7852.
15. b) E. Y. Misochko, A. V. Akimov, S. V. Chapyshev, J. Chem. Phys. 2008, 129, 174510.
16. c) S. V. Chapyshev, D. Grote, C. Finke, W. Sander, J. Org. Chem. 2008, 73, 7045-7051.
17. d) S. V. Chapyshev, E. Y. Misochko, A. V. Akimov, V. G. Dorokhov, P. Neuhaus, D. Grote, W. Sander, J. Org. Chem. 2009, 74, 7238-7244.
18. a) T. Koto, K. Sato, D. Shiomi, K. Toyota, K. Itoh, E. Wasserman, T. Takui, J. Phys. Chem. A 2009, 113, 9521-9526.
19. b) T. Koto, K. Sugisaki, K. Sato, D. Shiomi, K. Toyota, K. Itoh, E. Wasserman, P. M. Lahti, T. Takui, Appl. Magn. Reson. 2010, 37, 703-736. The original fine-structure ESR spectra observed at low temperature are required for the refinements.
20. S. V. Chapyshev, A. Kuhn, M. W. Wong, C. Wentrup, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1572-1579.
21. S. V. Chapyshev, Mendeleev Commun. 2002, 12, 168-170.
22. a) A. S. Ichimura, P. M. Lahti, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Sci. Technol. Sect. A 1993, 233, 33-40.
23. b) K. Sugisaki, K. Toyota, K. Sato, D. Shiomi, T. Takui, Angew. Chem. 2006, 118, 2315-2318.
24. K. Sugisaki, K. Toyota, K. Sato, D. Shiomi, T. Takui, Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 2257-2260.
25. a) K. Sato, Dr. Thesis, Osaka City University (Japan), 1994.
26. b) C. N. Banwell, H. Primas, Mol. Phys. 1963, 6, 225-256.
27. c) G. G. Belford, R. L. Belford, J. F. Burkhalt, J. Magn. Reson. 1973, 11, 251-265.
28. d) K. T. McGregor, R. P. Scaringe, E. Hatfield, Mol. Phys. 1975, 30, 1925-1933.
29. a) K. Sato, D. Shiomi, T. Takui, K. Itoh, T. Kaneko, E. Tsuchida, H. Nishide, J. Spectrosc. Soc. Jpn. 1994, 43, 280.
30. b) K. Sato, M. Yano, M. Furuichi, D. Shiomi, T. Takui, K. Abe, K. Itoh, A. Higuchi, K. Katsuma, Y. Shirota, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6607-6613.
31. c) H. Tomioka, T. Watanabe, K. Hirai, K. Furukawa, T. Takui, K. Itoh, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 6376-6377.
32. d) M. C. B. L. Shohoji, M. L. T. M. B. Franco, M. C. R. L. R. Lazana, S. Nakazawa, K. Sato, D. Shiomi, T. Takui, K. Itoh, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2962-2963.
33. J. E. Harriman, Theoretical Foundations of Electron Spin Resonance, Academic Press, New York, 1978.
34. a) B. A. Heß, C. M. Marian, S. D. Peyerimhoff in Modern Electronic Structure Theory Part I (Ed.: D. R. Yarkony), World Scientific, Singapore, 1995, pp. 152-278.
35. b) H. Ågren, O. Vahtras, B. Minaev in Advances in Quantum Chemistry, Vol. 27 (Ed.: P.-O. Löwdin), Academic Press, San Diego, 1996, pp. 71-162.
36. c) C. M. Marian in Reviews in Computational Chemistry, Vol. 17 (Eds.: K. B. Lipkowitz, D. B. Boyd), Wiley-VCH, New York, 2001, pp. 99-204.
37. d) D. G. Fedorov, S. Koseki, M. W. Schmidt, M. S. Gordon, Int. Rev. Phys. Chem. 2003, 22, 551-592.
38. Z. Havlas, M. Kývala, J. Michl, Collect. Czech. Chem. Commun. 2003, 68, 2335-2343.
39. W. T. G. Johnson, M. B. Sullivan, C. J. Cramer, Int. J. Quantum Chem. 2001, 85, 492-508.
40. Z. Havlas, The First Czech-Japanese Bilateral Symposium on Theoretical Chemistry, Plague, personal communication, 2005.
41. F. Neese, E. I. Solomon, Inorg. Chem. 1998, 37, 6568-6582.
42. M. W. Schmidt, K. K. Baldridge, J. A. Boatz, S. T. Elbert, M. S. Gordon, J. H. Jensen, S. Koseki, N. Matsunaga, K. A. Nguyen, S. J. Su, T. L. Windus, M. Dupuis, J. A. Montgomery, J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347-1363.
43. a) K. Hirao, Chem. Phys. Lett. 1992, 190, 374-380.
44. b) K. Hirao, Chem. Phys. Lett. 1992, 196, 397-403.
45. c) K. Hirao, Chem. Phys. Lett. 1993, 201, 59-66.
46. a) Z. Havlas, J. W. Downing, J. Michl, J. Phys. Chem. A 1998, 102, 5681-5692.
47. b) O. Vahtras, O. Loboda, B. Minaev, H. Ågren, K. Ruud, Chem. Phys. 2002, 279, 133-142.
48. c) O. Loboda, B. Minaev, O. Vahtras, B. Schimmelpfennig, H. Ågren, K. Ruud, D. Jonsson, Chem. Phys. 2003, 286, 127-137.
49. d) B. Minaev, Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 2314-2319.
50. e) B. Minaev, O. Loboda, O. Vahtras, K. Ruud, H. Ågren, Theor. Chem. Acc. 2004, 111, 168-175.
51. f) Ò. Rubio-Pons, B. Minaev, O. Loboda, H. Ågren, Theor. Chem. Acc. 2005, 113, 15-27.
52. g) Z. Havlas, M. Kývala, J. Michl, Mol. Phys. 2005, 103, 407-411.
53. h) B. Minaev, Y. Lyudmila, K. Vitalina, Spectrochim. Acta Part A 2005, 61, 1105-1112.
54. i) B. Minaev, Spectrochim. Acta Part A 2005, 62, 790-799.
55. j) G. Ganyushin, F. Neese, J. Chem. Phys. 2006, 125, 024103.
56. k) K. Sugisaki, K. Toyota, K. Sato, D. Shiomi, M. Kitagawa, T. Takui, Chem. Phys. Lett. 2009, 477, 369-373.
57. S. Sinnecker, F. Neese, J. Phys. Chem. A 2006, 110, 12267-12275.
58. Gaussian 03 (Revision D.01), M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, J. A. Pople, Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2004.
59. M. A. El-Sayed, J. Chem. Phys. 1963, 38, 2834-2838.
60. a) T. Takui, K. Itoh, Chem. Phys. Lett. 1973, 19, 120-124.
61. b) S. Nakazawa, K. Sato, D. Shiomi, M. L. T. M. B. Franco, M. C. R. L. R. Lazana, M. C. B. L Shohoji, K. Itoh, T. Takui, Inorg. Chim. Acta 2008, 361, 4031-4037; A semi-empirical approach with interaction tensor terms taken into account, successfully interpreting experimental data.
62. E. Wasserman, Prog. Phys. Org. Chem. 1971, 8, 319-336.
63. E. Wasserman, A. M. Trozzolo, W. A. Yager, E. W. Murray, J. Chem. Phys. 1964, 40, 2408-2410.