1,2,5-, 1,3,4- and 1,2,4-Oxadiazoles

Abstract

Discrepancies found for some oxygen-containing compounds in a recent VESCF study of dipole moments have been further investigated by studying in detail furan, oxazole, isoxazole, and three isomeric oxadiazoles. In a preliminary geometrical study it was found that the method described previously for estimating ring angles and bond lengths satisfactorily accounted for observed geometries. However in those compounds where more than one ring atom carries lone pair σ-electrons, the electrostatic forces originating in these lone-pair dipoles have a considerable influence on ring geometry. When this is incorporated in the geometrical treatment, good agreement with known geometries is obtained.

The effect of using Burns' rules for orbital exponents rather than Slater's rules to derive lone pair moments and the effect of including lone pair potentials in the hamiltonian have been studied. The best agreement between calculated and observed dipole moments (within 0.2 D) is obtained by using the BJ method that was used in the previous study but with revised values for some of the basic resonance integrals. The revised values are shown to be more in keeping with the relevant bond lengths and atomic numbers than the values previously used.

Zusammenfassung

Die in einer VESCF- (PPP mit Elektronegativitäts-Variation) Untersuchung über Dipolmomente aufgetretenen Abweichungen bei einigen O-haltigen Ringen wurden untersucht. Bei Ringen, die mehrere einsame Elektronenpaare tragen, muß die kürzlich angegebene einfache Methode zur Bestimmung der Geometrie durch zusätzliche Berücksichtigung der elektrostatischen Kräfte zwischen diesen Elektronenpaaren erweitert werden. Die Burnsschen Orbitalexponenten führen bei den einsamen Elektronenpaaren zu besseren Ergebnissen, als die Slaterschen. Die besten Dipolmomente werden mit der sog. BJ-Methode erhalten (Fehler < 0,2 D); allerdings wurden einige Resonanzintegrale gegenüber früheren Rechnungen abgeändert. Diese Resonanzintegrale entsprechen auch besser den Bindungslängen und Kernladungen.

Résumé

On a réétudié les contradictions trouvées pour certains composés oxygénés dans une étude récente des moments dipolaires par la méthode VESCF, en examinant en détail le furane, l'oxazole, l'isoxazole et trois oxadiazoles isomères. La méthode précédemment décrite pour l'estimation des angles du cycle et des longueurs de liaison rend compte de façon satisfaisante des géometries observées. Cependant dans les composés où plus d'un atome du cycle porte des paires libres d'électrons σ, les forces électrostatiques provenant de ces dipôles ont une influence considérable sur la géométrie du cycle. Lorsque l'on tient compte de cela dans le traitement de la géométrie, un bon accord est obtenu avec l'expérience.

On a étudié l'effet provoqué par l'usage des règles de Burns plutôt que celles de Slater pour les exposants orbitaux pour l'obtention des moments des paires libres ainsi que l'effet de l'inclusion des potentiels des paires libres dans l'hamiltonien. Le meilleur accord entre moments dipolaires calculés et observés (á 0,2 D. près) est obtenu en utilisant la méthode BJ utilisée dans l'étude précédente mais avec des valeurs révisées pour certaines intégrales de résonance fondamentales. Ces nouvelles valeurs sont plus consistances avec les longueurs de liaison et les nombres atomiques que celles précédemment utilisées.