Non-neighbour effects on hyperfine coupling constants in alternant hydrocarbon radicals

An improvement of the McConnell formula for the correlation of hydrogen coupling constants in alternant hydrocarbon ions is derived.The new formula is analogous to the one recently proposed by Colpa and Bolton and is obtained without introducing any charge effect but only considering, in the first order perturbation expansion, terms arising from hydrogen next nearest neighbour carbon p orbitals.

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Zusammenfassung Die McConnell-Formel für die Wasserstoff-Kopplungskonstante in alternierenden Kohlenwasserstoffionen wird verbessert. Die neue Formel ist ein Analogen der kürzlich von Colpa und Bolton vorgeschlagenen, wird aber ohne Einführung von Ladungseffekten erhalten. Sie ergibt sich vielmehr durch Hinzunahme der Glieder, die die der CH-Bindung benachbarten Kohlenstoff-p-Eigenfunktionen in erster Näherung berücksichtigen.

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Résumé La formule de McConnell pour les constantes de couplage hyperfin protonique dans les ions des hydrocarbures alternants est améliorée.La nouvelle formule est analogue à une autre proposée récemment par Colpa et Bolton; on l'obtient, sans introduire des effets de charge, seulement par inclusion des termes perturbateurs de premier ordre, dérivant des orbitales p des carbones adjacent à la liaison C-H considérée.

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We thank the Italian National Research Council (Chemistry Commitee, Research Group IV) for financial support. One of us (P.L.N.) is grateful to Sicedison S.p.A. for a grant.     

Molecular deformation and vibrational structure of the first U.V. band in linear polyenes

We try to reproduce the vibrational structure of the first U.V. band of linear polyenes, using the simple model proposed by McCoy and Ross. The Hückel orbitals give satisfactory results for the first terms of the series but a bad asymptotic behaviour when the dimension of the system increases. Bond alternation improves slightly the agreement with experimental spectra, but a discrepancy remains: we discuss its possible origin.

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Zusammenfassung Es wird versucht, die Schwingungsstruktur der ersten UV-Bande der linearen Polyene mit Hilfe des Modells von McCoy und Ross wiederzugeben. Die Hückel-Orbitale geben zufriedenstellende Resultate nur für die ersten Glieder der Serie, aber schlechtes asymptotisches Verhalten für große n. Bindungsalternierung verbessert die Übereinstimmung geringfügig. Der Ursprung der Diskrepanz wird zu erklären versucht.

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Résumé Nous essayons de rendre compte de l'intensité des bandes vibrationnelles de la première transition U.V. des polyenes linéaires, à l'aide du modèle simple de McCoy et Ross. La méthode de Hückel donne des résultats satisfaisants pour les premiers composés de la série, mais un mauvais comportement asymptotique quand la dimension du systeme augmente. L'alternance des liaisons améliore légèrement les résultats mais laisse subsister une divergence pour les chaînes longues: nous discutons l'origine possible de cette divergence.

     

Determination of the charge distribution of methane by a method of density constraints

The molecular charge distribution of methane is expressed in terms of an orthonormal set of molecular orbitals which are determined solely by imposing a set of constraints on the derived one-electron charge density, the constraints being that the charge density reproduce the experimental expectation values of a set of one-electron operators. The molecular orbitals are expanded in terms of an SCF set of atomic orbitals on carbon and a single 1s STO on each hydrogen. The derived charge distribution is found to be equal to the SCF Hartree-Fock distribution in its prediction of one-electron expectation values. The energy, as determined by the associated wave function, is –40.156 a.u. This energy value is comparable to that obtained in a SCF LCAO MO calculation with a similar basis set and is 0.048 a.u. above the best calculated value of the Hartree-Fock limit.

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Zusammenfassung Die molekulare Ladungsverteilung des Methans wird mit Hilfe eines orthogonalen Satzes von Molekülorbitalen ausgedrückt, die lediglich durch eine Reihe von Nebenbedingungen an die Einelektronen-Ladungsdichte bestimmt sind. Die Nebenbedingungen bestehen darin, da\ die Ladungsdichte die experimentellen Erwartungswerte eines Satzes von Einelektronen-Operatoren reproduzieren soll. Die Molekülorbitale werden nach einem Satz von atomaren SCF-Orbitalen am Kohlenstoff sowie einem einzigen 1s STO an jedem Wasserstoffatom entwickelt. Man findet, da\ die erhaltene Ladungsverteilung der SCF-Hartree-Fock-Verteilung bezüglich der Bestimmung von Einelektronen-Erwartungswerten gleichkommt. Die Energie, die aus der zugehörigen Wellenfunktion bestimmt wird, ist –40,156 a.u. Dieser Energiewert ist mit demjenigen, der in SCF LCAO MO-Berechnungen mit einem Ähnlichen Basissatz bestimmt wird, vergleichbar und liegt 0,048 a.u. über dem besten berechneten Wert der Hartree-Fock-Grenze.

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Résumé La distribution de charge moléculaire du méthane est exprimée au moyen d'un ensemble orthonormé d'orbitales moléculaires déterminées uniquement à l'aide d'une série de contraintes sur les densités de charge obtenues, à savoir que ces densités reproduisent les valeurs expérimentales des valeurs moyennes de différents opérateurs monoélectroniques. Les orbitales moléculaires sont développées en orbitales atomiques SCF sur le carbone et en orbitale de Slater 1s sur chaque hydrogène. La distribution de charge obtenue est trouvée égale à la distribution SCF Hartree-Fock dans les prévisions des valeurs moyennes d'opérateurs monoélectroniques. L'énergie, déterminée à l'aide de la fonction d'onde associée, est –40.156 u.a. Cette valeur de l'énergie est comparable à celle obtenue dans un calcul SCF LCAO MO avec une base similaire et est située à 0,048 u.a. au dessus de la meilleure évaluation de la limite Hartree-Fock.

     

Group orbital electronegativities

The Self-consistent Group Orbital and Bond Electronegativity (SGOBE) method [4] for calculating the orbital charge distributions in polyatomic molecules is reviewed, and a simplification described. The charge distributions for several polyatomic molecules are calculated. The chemical significance of the results is discussed.

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Zusammenfassung Es wird ein Überblick über die SGOBE-Methode zur Berechnung von Ladungsverteilun-gen in Molekülen gegeben und eine Vereinfachung dazu beschrieben. Die Ladungsverteilung einiger mehratomiger Moleküle wird berechnet und die chemische Bedeutung diskutiert.

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Résumé La méthode auto-cohérente des orbitaux de groupe et électronégativités des liaisons (SGOBE) pour calculer la distribution de charge orbitale des atomes dans les molécules poly-atomiques est résumée, et une simplification de la méthode SGOBE est décrite. Les distributions de charge de plusieurs molécules polyatomiques sont calculées, et la signification des résultats est discutée.

     

Photochemical dimerization of p-benzoquinone methyl derivatives in crystals

Photochemical dimerization of p-benzoquinone and its methyl derivatives in crystals is discussed assuming that the reactivity is parallel with the stabilization energy of the transient complex. The calculation is carried out by taking both the terms of electronic structure of the monomer molecule and the intermolecular arrangement in the monomer crystal into consideration. Concerning the ability of photodimerization, the result obtained is qualitatively satisfactory. However, such an agreement with experiment cannot be obtained if either the electronic term or the geometrical term is ignored.

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Zusammenfassung Die photochemische Dimerisierung von p-Benzochinon und seines Methylderivates im Kristallzustand wird diskutiert; dabei wird angenommen, daß die Reaktivität parallel zur Stabilisierungsenergie des Übergangskomplexes ist. Die Berechnung wird so durchgeführt, daß sowohl die Elektronenstruktur des monomeren Moleküls als auch die Lage der Moleküle im Kristall des Monomeren berücksichtigt wird. Die Ergebnisse bezüglich der Fähigkeit zur Photodimerisierung sind qualitativ zufriedenstellend. Eine derartige Übereinstimmung mit dem Experiment kann jedoch nicht erhalten werden, wenn entweder der elektronische Beitrag oder der geometrische Beitrag vernachlässigt werden.

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Résumé La dimérisation photochimique de la p-benzoquinone et de ses dérivés méthylés dans les cristaux est discutée en supposant que la réactivité évolue parallèlement à l'énergie de stabilisation du complexe de transition. Le calcul est effectué en tenant compte de la structure électronique du monomère et de l'arrangement intermoléculaire dans le cristal du monomère. Le résultat obtenu est satisfaisant qualitativement en ce qui concerne la facilité de photodimérisation. Cependant, un tel accord avec l'expérience ne pourrait être obtenu si l'un des deux termes électronique ou géométrique était négligé.

     

Le problème de la réduction des intégrales électroniques dans la méthode L.C.A.O. améliorée

Résumé L'auteur reprend les principes de la méthode L.C.A.O. améliorée en vue d'une justification plus complète des procédés employés. La théorie des perturbations permet d'une façon simple de tenir compte de la corrélation entre les électrons grâce à l'introduction d'une fonction universelle de la distance entre deux électrons. Le problème est ainsi ramené de l'échelle moléculaire à l'échelle atomique. On montre que la corrélation entre les électrons entraîne la réduction des intégrales atomiques. Le problème de la réduction des intégrales coulombiennes est traité en détail. La possibilité de négliger les autres intégrales biélectroniques est ensuite examiné. Enfin est étudié le problème de la réduction des intégrales de coeur.

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The principles of the improved LCAO theory are investigated to give a better justification for its methods. Perturbation theory allows a simple account for electronic correlation, when a universal function of interelectronic distance is introduced. The problem is hereby reduced from molecular to atomic scale. The reduction of electronic energy integrals by correlation is shown, especially for Coulomb integrals. The possibility of neglecting the other bielectronic integrals is examined. Finally the problem of core integral reduction is studied.

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Zusammenfassung Die Grundlagen der verbesserten LCAO-Methode werden untersucht, um dieses Verfahren besser zu rechtfertigen. Mit einer allgemeinen Funktion des Abstandes je zweier Elektronen und der Störungstheorie läßt sich die Elektronenkorrelation auf einfache Weise berücksichtigen. Damit wird das Problem vom molekularen auf den atomaren Maßstab zurückgeführt. Die Elektronenkorrelation bringt eine Reduktion der Elektronenenergieintegrale mit sich; die Coulombintegrale werden im einzelnen behandelt. Anschließend wird die Möglichkeit untersucht, die übrigen Zweielektronenintegrale zu vernachlässigen. Schließlich wird die Reduktion der Rumpfintegrale behandelt.

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Nous tenons à remercier très vivement le Docteur Chr. K. Jørgensen (Cyanamid European Research Institut, Genève) pour les intéressants échanges de vue que nous avons eu sur les divers problèmes évoqués dans cet article ainsi que le Docteur G. Berthier (Institut de Biochimie théorique, Paris) et Monsieur H. v. Hirschhausen.     

SCF CI calculation of the electronic spectra of cis and trans isomers of stilbene and azo-benzene

SCF CI calculation has been made on cis and trans isomers of stilbene and azo-benzene. It has been shown that the electronic spectra of trans isomer should appear at a shorter wave length than the corresponding cis isomers, although the resonance theory reverses their positions. Experimentally azobenzene agrees with the conclusions of SCF theory while stilbene is better represented by the resonance theory.

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Zusammenfassung Für die cis- und trans-Isomeren des Stilbens und Azobenzols wird eine Berechnung nach der SCF-CI-Methode durchgeführt. Es wird gezeigt, daß die Elektronenspectren der Trans-Isomeren bei einer kürzeren Wellenlänge als diejenigen der cis-Isomeren liegen sollten, obwohl nach der Resonanztheorie eine umgekehrte Lage zu erwarten wäre. Die experimentellen Ergebnisse stehen beim Azobenzol in Einklang mit den Resultaten der SCF-Methode während sie beim Stilben besser im Rahmen der Resonanztheorie zu deuten sind.

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Résumé Nous avons calculé les spectres électroniques des isomères cis et trans du stilbéne et de l'azobenzène. Les spectres des isomères trans devraient apparaître à des longueurs d'onde plus courtes que ceux des cis correspondants. La théorie de résonance donne des résultats inverses. Les spectres des azobenzènes s'accordent aux conclusions de la théorie SCF, tandis que les stilbènes se représentent mieux par la théorie de résonance.

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Sincere thanks are due to Prof. P. O. Löwdin for providing financial assistance and laboratory facilities at Uppsala where a part of the work was done and to Dr. Klaus Appel for machine computation on Alwac III.     

Bipolare Entwicklungen,Fouriertransformation und Molekulare Mehrzentren-Integrale

Zusammenfassung Die bipolare Entwicklung einer Wechselwirkung, welche vom Abstand zweier Punkte abhängt, wird vermittelst der Fouriertransformation hergeleitet. Dies führt zu einer neuen Darstellung der radialen Entwicklungskoeffizienten, nämlich als Integrale über sphärische Besselfunktionen. Es wird gezeigt, daß diese Form der bipolaren Entwicklung zur Berechnung von Elektronenwechselwirkungsintegralen zwischen drei und vier Zentren geeignet erscheint, da im Gegensatz zu früheren Darstellungen die Zerlegung des Raumes in verschiedene Integralbereiche mit komplizierten Begrenzungen fortfällt. Die entwickelte Methode erlaubt auch, für nichtzentrosymmetrische Wechselwirkungen eine bipolare Entwicklung herzuleiten.

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The bipolar expansion of an interaction potential between two points is derived through use of the Fourier transform. A new representation is found for the radial expansion coefficients, viz. in terms of integrals over spherical Bessel functions. This form of the bipolar expansion is shown to be particularly suited for the evaluation of electroninteraction integrals, since the space is not divided in various regions of integration with complicated boundaries. By this method it is also possible to derive a bipolar expansion for non-centrosymmetric interactions.

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Résumé A l'aide de la transformation de Fourier nous obtenons le développement bipolaire d'un potentiel d'interaction dépendant de la distance de deux points. Les coefficients radiaux sont alors donnés par des intégrales sur des fonctions sphériques de Bessel, ce qui en constitue une représentation nouvelle. Cette forme du développement bipolaire est particulièrement bien adaptée au calcul des intégrales d'interaction électronique à 3 ou 4 centres, parce qu'il n'est plus nécessaire de décomposer l'espace d'intégration en plusieurs domaines aux limites complexes. Cette méthode permet également un développement bipolaire pour des interactions de symétrie inférieure.

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Den Herren Professoren Robert Sack, Bille C. Carlson und Russel Bonham möchte ich für anregende Gespräche freundlichst danken.Der Eidgenössischen Technischen Hochschule, insbesondere den Herrn Professoren H. H. Günthard und B. Heilbronner danke ich wärmstens für die Einladung nach Zürich und für die Gastfreundschaft während meines Aufenthaltes am physikalisch-chemischen Institut der ETH. Ferner danke ich der John Simon Guggenheim Foundation für ein Stipendium.     

Crystal spectrum of bis-trimethylbenzylammoniumtetrachlorocuprate (II)

On the basis of the X-ray structure determination presented in the preceding paper [8], the polarized absorption spectrum of single crystals of bis-trimethylbenzylammonium tetrachlorocuprate (II) is interpreted, and detailed evidence for the ordering of ligand-field energy levels is achieved. Predictions of the electrostatic theory of complexes and acceptability of the ionic model are briefly discussed.

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Zusammenfassung Mit Hilfe der röntgenographischen Strukturbestimmung von Vaciago et al. [8] wird das mit polarisiertem Licht erhaltene Absorptionsspektrum von Einkristallen des Bis-trimethylbenzylammonium-tetrachlorocuprat (II) interpretiert. Darüber hinaus werden die Vorhersagen der elektrostatischen Theorie der Komplexe sowie die Anwendbarkeit des ionischen Modells auf den vorliegenden Fall diskutiert.

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Résumé Sur la base de la determination de structure à I'aide des rayons X de I'article précédent, le spectre d'absorption polarisée de cristaux singles de tétrachlorocuprate de bis-trimethylbenzylammonium est interprêté et des arguments détaillés en faveur du rangement des niveaux d'énergie du champ des ligandes sont obtenus. On discute brièvement des prédictions de la théorie électrostatique des complexes et de la convenance du modèle ionique.

     

XXIX. Dilatometric micro-estimation of peptidase activity

Summary A dilatometric micro-method for the estimation of peptidase activity is described. The accuracy of the method is about 50 times that of the previously described micro-technique.The volume changes following the hydrolysis of alanylglycine were determined and were found to depend onph and the concentration of the phosphate buffer present. The volume changes per millimole of peptide bond split were 9,1–9,9 mm³ in the given cases.

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Zusammenfassung Es wird eine dilatometrische Mikromethode zur Bestimmung der Peptidaseaktivität beschrieben. Die Methode ist ungefähr 50mal genauer als das früher beschriebene Mikroverfahren.Es wurden die Volumsänderungen bei der Hydrolyse des Alanylglycins bestimmt und festgestellt, daß sie vomph und der Konzentration des vorhandenen Phosphatpuffers abhängen. Die Volumsänderungen je Millimol gespaltener Peptidbindung betrugen in den vorliegenden Fällen 9,1–9,9 mm³.

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Résumé Les auteurs décrivent une micro-méthode dilatométrique pour déterminer l'activité de la peptidase. Cette méthode est environ cinquante fois plus précise que la micro-méthode décrite auparavant.Les auteurs déterminèrent les changements de volume après l'hydrolyse de l'alanyleglycine et trouvèrent que ces changements dépendent duph et de la concentration du tampon de phosphate présent. Les changements de volume par molécule milligramme de la liaison-peptide séparée étaient de 9,1–9,9 mm³ dans ces cas.

     

A non-empirical study of the hydrogen bond between peptide units

A detailed study of hydrogen bonding in the linear dimers of formamide has been performed in a non-empirical SCF framework. The stabilization energy is studied as a function of the distance between the monomers and a decomposition of the energy into the coulomb, exchange and polarization and charge transfer contributions is given as well as a study of the underlying changes in the electron distribution. The angular displacements around the carbonyl oxygen are studied in the antiparallel dimer and show a very shallow minimum. The effects of hydrogen bonding on the NH stretching are satisfactorily accounted for.

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Zusammenfassung Die Wasserstoffbindung in den linearen Dimeren des Formamids wird im Rahmen der nichtempirischen SCF-Theorie behandelt. Die Stabilisierungsenergie wird als Funktion des Abstands der Monomeren untersucht. Dabei wird auch die Zerlegung der Energie in Coulomb-, Austausch-, Polarisations- Ladungsübertragungs-Anteile gegeben. Die dabei stattfindenden Änderungen in der Elektronenverteilung werden untersucht. Die winkelabhängigen Verschiebungen um das Sauerstoffatom der Carbonyl-Gruppe werden für das antiparallele Dimere untersucht und zeigen ein schwaches Minimum. Der Einfluß der Wasserstoffbindung auf die NH-Streckung wird befriedigend wiedergegeben.

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Résumé Une étude détaillée de la liaison hydrogène dans les dimères linéaires de la formamide est faite par une méthode SCF non-empirique. L'énergie de stabilisation est étudiée en fonction de la distance entre les monomères et de l'angle des liaisons C=O et HN. Une décomposition de l'énergie en ses composantes coulombienne, d'échange et de polarisation plus transfert de charge a été faite ainsi qu'une étude concomittante des déplacements électroniques correspondants.

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After this article was completed, we received in communication a preprint by P. A. Kollman and L. C. Allen where they make a partition of the hydrogen-bond energy into electrostatic and delocalization contributions. These corresponds to our E ¹ and E _P+CT.     

Absolutberechnung der Normalfrequenzen des Hydrogendifluoridions

Zusammenfassung Mit Hilfe eines einfachen quantenmechanischen Näherungsansatzes wird versucht, Bindungsabstände und Normalfrequenzen des Hydrogendifluoridions sowie des entsprechenden deuterierten Ions zu berechnen. Hierbei wird die Elektronenwechselwirkung der beiden Fluoridionen untereinander durch einen der Statistik entlehnten Ausdruck berücksichtigt. Die Methode liefert für die Abstände gute, für die Normalfrequenzen durchaus befriedigende Ergebnisse.

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On the basis of a quantum mechanical treatment the bond distances and the normal frequences of the hydrogen difluoride ion and its deuterated analogue are calculated. The electronic interaction of the two fluoride ions is approximated by a statistical calculation. The results are in fairly good agreement with the experimental values.

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Résumé Sur la base d'un traitement quantique simple, le calcul des distances de liaison et des fréquences normales est tenté pour l'ion de bifluorure d'hydrogène et son analogue deutéré. L'intéraction électronique des deux ions fluorures est approximée au moyen d'un calcul statistique. Les résultats sont en très bon accord avec les valeurs expérimentales.

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Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir für die Gewährung eines Stipendiums an Karl Hensen.     

Pariser-Parr-Pople-Rechnungen an Molekülen mit Aminogruppen

Zusammenfassung Die Ergebnisse von PPP-Rechnungen für Cyanine, Merocyanine und Aminochinone stehen in guter Übereinstimmung mit den experimentellen Elektronen- und Schwingungsspektren. Das Spektrum des 2,5-Diaminobenzochinons-1,4 muß als unter Substituenteneinfluß langwellig verschobenes p-Benzochinonspektrum gedeutet werden. Auch die Ladungsverteilung dieses Diaminochinons unterscheidet sich nur sehr wenig von derjenigen des Chinons. Diese Ergebnisse stützen die Zuordnung der IR-Spektren der Aminochinone von Draber und Wallenfels und zeigen, daß in den Aminochinonen der Chinoncharakter so ausgeprägt ist, daß es unnötig erscheint, sie als Quadrupol-merocyanine zu formulieren.

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The results of PPP-calculations for cyanines, merocyanines, and aminoquinones agree well with the experimental electronic and vibrational spectra. The spectrum of 2,5-diaminobenzoquinone-1,4 must be considered as a p-benzoquinone-spectrum which under the influence of substituents has undergone a redshift. Also the charge distribution of this diaminoquinone is only slightly different from that of the quinone. These results tend to verify the assignment of the IR-spectra of the aminoquinones as given by Draber and Wallenfels and show that in the case of the aminoquinones the quinone character is so strong that it does not appear to be necessary to formulate them as a quadrupole-merocyanine.

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Résumé Les résultats de calculs PPP pour des cyanines, des merocyanines et des aminoquinones sont en bon accord avec les spectres électroniques et vibrationnels expérimentaux. Le spectre de la 2,5 diamino benzoquinone-1,4 doit être interprété comme un spectre de p-benzoquinone déplacé vers les grandes longueurs d'onde sous l'influence du substituant. De même la répartition des charges de cette diamino quinone se distingue très peu de celle de la quinone. Ces résultats confirment le classement des spectres I.R. des aminoquinones dû à Draber et Wallenfels et montrent que le caractère quinonique des aminoquinones est si marqué qu'il paraît superflu de les considérer comme des merocyanines-quadrupolaires.

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Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. W. Lüttke für wertvolle Diskussionen und für die nachhaltige Unterstützung dieser Arbeit durch Institutsmittel. Weiterhin möchte ich der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Bad Godesberg, für die Gewährung einer Sachbeihilfe, und Frau G. Niebuhr für ihre Hilfe bei den numerischen Rechnungen danken.     

Environmental effects in the MO treatment of the trimethylamine-trimethylboron addition reaction

An attempt has been made to estimate charge redistribution effects in the Lipscomb MO treatment of the trimethylamine-trimethylboron addition reaction. The zeroth-order results which show substantial electron shifts and features suggesting charge imbalance in the amine and alkylboron accompanying reaction are modified by a self-consistent, linear -upon-orbital charge adjustment method. The form and parametrization are derived from known atom behavior upon charging and from attempts at separation of charge effects in limited SCF calculations for simpler molecules. Whereas the charge imbalances appear to be satisfactorily remedied, the method as presently parametrized does not simultaneously improve correlations with the limited set of experimental observables for this reaction system.

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Zusammenfassung Ein Versuch zur AbschÄtzung der Ladungsumverteilung bei der Dimethylamin-Trimethylboran Addition wurde mittels des MO-Verfahrens nach Lipscomb gemacht. Die Ergebnisse der nullten Ordnung, die wesentliche Elektronenverschiebungen zeigen und darauf hindeuten, da\ die Reaktion zu unwahrscheinlichen Ladungsverteilungen im Amin und Alkylboran führt, werden durch eine lineare Beziehung zwischen und der Orbitalladung modifiziert. Form und Parameter erhÄlt man aus dem Verhalten von Atomen gegenüber Zusatzladungen und aus Separationsversuchen von Ladungseffekten bei einfachen SCF-Rechnungen an kleineren Molekülen. Zwar verschwindet die problematische Ladungsverteilung, aber der Grad der übereinstimmung mit einigen anderen experimentell beobachteten Grö\en bleibt bei den gegenwÄrtigen Parametern unverÄndert.

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Résumé On a tenté l'estimation des effets de redistribution de charge dans le traitement O. M. de Lipscomb pour la réaction d'addition triméthylamine-triméthylbore. Les résultats d'ordre zéro qui révèlent des déplacements électroniques importants et suggèrent le non équilibre des charges sont modifiés par une méthode self-consistante d'ajustement linéaire des charges. La forme et les paramètres sont déduits de la connaissance du comportement atomique à la charge et de tentatives pour séparer les effets de charge dans des calculs SCF limités pour des molécules plus simples. Alors que les déséquilibres de charge sont compensés d'une manière satisfaisante, la méthode ainsi paramétrisée ne premet pas d'améliorer simultanément les corrélations avec l'ensemble limité d'observables expérimentales du système réagisant.

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Research performed under the auspices of the U.S. Atomic Energy Commission     

Propriétés physico-chimiques de composés à caractère aromatique IX

Résumé Le spectre U.V. de solutions contenant un dérivé N-méthylé aza-aromatique en présence d'un hydrocarbure polycyclique présente une bande supplémentaire, qui est attribuée à un complexe de transfert de charge. Cette hypothèse est étayée par la comparaison des énergies de transition avec celles observées pour les transferts de charge entre les ions I^– et ces mêmes dérivés N-méthylés.Les positions des bandes de transfert de charge de l'iodure de pyridinium sont interprétées sur la base de considérations théoriques.

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The U.V. spectra of solutions of N-methylated monoaza-aromatic compounds show new absorption bands when polycyclic aromatic hydrocarbons are added. This is attributed to the formation of charge transfer complexes. This hypothesis is supported by the comparison of these spectra with those obtained from the interaction of I^– with the same methylated monoazaaromatic compounds.An attempt to interpret the positions of the charge transfer bands in the spectra of pyridinium iodide and N-methylpyridinium iodide, based on theoretical data, is given.

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Zusammenfassung Die UV-Spektren von Lösungen eines N-Methyl-aza-aromaten in Gegenwart eines polycyclischen Kohlenwasserstoffes zeigen eine zusätzliche Bande, die einem Elektronenacceptordonator-Komplex zuzuordnen ist. Diese Hypothese wird durch den Vergleich des Spektrums mit demjenigen des analogen Jod-Komplexes gestützt.Außerdem wird die Lage der Charge-Transfer-Bande des Pyridiniumjodids durch theoretische Überlegungen erklärt.

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Pour I et VIII voir respectivement: a) Coppens, G., et J. Nasielski: Bull. Soc. Chim. Beige 70, 136 (1961); b) Anthoine, G., J. Nasielski et E. Vander Donckt: Bull. Soc. Chim. Beige (sous presse).

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Associé du F.N.R.S.

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Aspirant du F.N.R.S.

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Nous exprimons notre gratitude à Monsieur le professeur R. H. Martin qui a suivi ces recherches avec le plus vif intérêt.Que le Ponds National de la Recherche Scientifique (F.N.R.S.) trouve ici l'expression de notre gratitude pour l'aide morale et financière dont nous avons bénéficié.Nos remerciements vont également au Fonds de la Recherche Scientifique Fondamentale Collective pour le subside octroyé au laboratoire.Nous tenons aussi à remercier très sincèrement Monsieur V. Bellevitch, Directeur du Comité d'Etude et d'exploitation des Calculateurs Electroniques, qui a mis au point le programme de résolution des équations séculaires et qui nous a fourni les vecteurs et valeurs propres utilisées dans ce travail.     

The potential surfaces for the addition reactions of π-systems

A semi-empirical MO method is used to calculate potential energy surfaces for the addition reaction of methyl radical with ethylene and butadiene and the Diels-Alder reaction (ethylene + butadiene). The heights of the potential barriers found agree well with the experimental activation energy values. The reaction model involves explicit consideration of the hybridization changes of the reaction centre and the changes of the intermolecular bond lengths. Using Diels-Alder reaction as an example a significance of the proper choice of basic hybride AO's is examined in detail. It is stressed that the reaction model is to be chosen accurate enough when complex organic systems are studied with the great number of internal nuclear degrees of freedom.

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Zusammenfassung Zur Berechnung von Potentialhyperflächen für die Anlagerung von Methylradikalen an Äthylen und Butadien und für die Diels-Alder-Reaktion wird ein semiempirisches MO-Verfahren angegeben. Die gefundenen Potentialschwellen stimmen gut mit den experimentellen Aktivierungsenergien überein. Das Modell berücksichtigt explizit die Änderung der Hybridisierung an den Reaktionszentren und die der Bindungslängen. Der Einfluß der Basiswahl wird im Fall der Diels-Alder-Reaktion untersucht. Dabei ergibt sich, daß das Verfahren auch ausreichend genau ist für die Behandlung von Systemen mit mehr Freiheitsgraden.

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Résumé Une méthode d'O.M. semi-empirique est utilisée pour calculer les surfaces d'énergie potentielle pour la réaction d'addition du radical méthyle à l'éthylène et au butadiene ainsi que pour la réaction de Diels-Alder (éthylène + butadiène). Les hauteurs des barrières de potentiel obtenues sont en bon accord avec les valeurs expérimentales des énergies d'activation. Le modèle de la réaction contient explicitement les variations d'hybridation sur le centre réactif et les variations des longueurs de liaison intermoléculaires. En prenant la réaction de Diels-Alder comme exemple la signification d'un choix approprié des orbitales atomiques hydrides est examiné en détail. Les approximations de la méthode de calcul sont discutées. On souligne que le modèle de la réaction doit être choisi avec suffisamment de précision lorsque l'on étudie des systèmes organiques complexes avec un grand nombre de degrés de liberté nucléaire internes.

     

Ab initio calculations on small hydrides including electron correlation

A method of calculating directly approximate natural orbitals in the electron pair approximation is applied to the ground state of the BeH₂ molecule, which is not known from experiment. The question of optimum localization of the electron pairs for asymmetric nuclear configuration receives particular attention. The interpair correlation energy is estimated. The physical properties of the molecule are predicted and experimental conditions are indicated under which it should be observed.

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Zusammenfassung Die Methode zur direkten Berechnung genäherter natürlicher Orbitale in der Elektronenpaar-näherung wird auf den Grundzustand des vom Experiment her unbekannten BeH₂-Moleküls angewandt. Die Frage der optimalen Lokalisierung der Elektronenpaare für asymmetrische Anordnung der Kerne findet besonderes Interesse. Die Interpaar-Korrelationsenergie wird abgeschätzt. Die vorausgesagten physikalischen Eigenschaften dieses Moleküls sind in einer Tabelle zusammengestellt. Bedingungen, unter denen das Molekül experimentell beobachtet werden sollte, werden angegeben.

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Résumé La méthode basée sur le calcul direct des orbitales naturelles approchées est appliquée á l'étude de l'état fondamental de la molécule BeH₂ qui est inconnu du point de vue expérimental. La question de la localisation optimale des paires d'électrons pour des configurations asymmétriques des noyaux est discutée en détail. La corrélation interpaires est estimée. On prédit les propriétés physiques de la molécule et on indique les conditions qui devraient permettre de l'observer.

     

Multi-conformational compounds with two absorbing groups. I

A study of the mutual dependence of steric conformation and electronic properties is proposed for two-chromophore multi-conformational molecules. The first stage, a configurational-interaction study based on geometrical data, is described, and it is shown that although electronic transition energies do not differ much within a group of similar compounds, the nature of the electronic states does change with structure.

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Zusammenfassung Es wird eine Studie über die wechselseitige Abhängigkeit von sterischer Konformation und Elektroneneigenschaften für Moleküle mit Mehrfach-Konformation bei zwei Chromophoren angestellt. Als erster Schritt wird eine auf geometrischen Daten basierende Konfigurationswechselwirkungsstudie beschrieben und es wird gezeigt, daß die Natur der Elektronenzustände sich mit der Struktur ändert, obwohl die Elektronenanregungsenergien in einer Gruppe ähnlicher Verbindungen nicht stark voneinander abweichen.

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Résumé Une étude de l'interdépendance de la conformation stérique et des propriétés électroniques des composés à conformations multiples à deux chromophores, est abordée par des calculs d'interaction de configuration. On montre que dans un tel groupe de composés, c'est plutôt la nature des transitions électroniques que leur énergie qui varie selon la structure.

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One of us (A.Y.M.) is indebted to the Dèlègation Nationale à la Recherche Scientifique (Comitè Cancer et Leucèmie) for a maintenance grant, and to Prof. B. Ptjllmah, for hospitality offered at the Institut de Biologie Physico-Chimique.     

Berechnung der Bindungsverhältnisse im NH 3,-Molekül nach der statistischen Methode

Zusammenfassung Nach einer dem Verfahren von Lenz und Jensen für Atome und Atomionen ähnlichen Methode wird der Energiegrundzustand des NH ₃-Moleküls mit verschiedenen Energieansätzen aus der statistischen Theorie des Atoms untersucht. Dabei wird in Analogie zu Arbeiten von Hartmann und Hartmann u. Gliemann das Molekül als Pseudoneonatom behandelt. Dementsprechend werden sämtliche Elektronen des Systems dem Stickstoffatom zugerechnet und die Protonen als positive Punktladungen im Ansatz für die potentielle Energie berücksichtigt. Für die statistische Elektronendichteverteilung des Systems werden Näherungsfunktionen nach Jensen angesetzt, in denen durch einen Faktor der Möglichkeit der Polarisation der Elektronenwolke senkrecht zur Ebene der Protonen Rechnung getragen wird. Die berechneten Werte für die Energie und den N-H-Kernabstand sind mit den für statistische Untersuchungen ohne Berücksichtigung der Inhomogenitätskorrektur der kinetischen Energie der Elektronen charakteristischen Fehlern behaftet. Der berechnete Valenzwinkel ist in guter Übereinstimmung mit dem Experiment. Bei Elimination der durch die statistischen Energieausdrücke und die Jensenschen Näherungen für die Elektronendichte verursachten Fehler ergibt sich die Bindungsenergie des NH ₃ in der richtigen Größenordnung mit dem richtigen Vorzeichen.

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A method similar to that which Lenz and Jensen used for atoms and monatomic ions is applied to the ground state of the NH ₃ molecule. Several energy expressions derived from the statistical theory of atoms are used. As in the work of Hartmann and of Hartmann and Gliemann, the molecule is treated as a pseudoneon atom. According to this model all electrons of the system are attributed to the nitrogen atom, and the protons considered as positive point charges in the potential energy expression. The statistical electron distribution is calculated by Jensen approximation functions which contain a new parameter allowing for a possible polarisation of the electron cloud perpendicular to the plane of the protons. The values calculated for the energy and the N-H distance bear the erros characteristic for the statistical method, when the inhomogenity correction of kinetic electronic energy is not taken into account. The valence angle calculated agrees well with experiment. If the errors brought in by the statistical energy expressions and Jensen approximations are eliminated, a bond energy of NH ₃ follows with the correct sign and order of magnitude.

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Résumé L'état fondamental de la molécule NH ₃ est étudié à l'aide d'une méthode ressemblant à celle de Lenz et Jensen pour les atomes et les ions atomiques. Pour l'énergie sont utilisées différentes expressions de la théorie statistique des atomes. Suivant des articles de Hartmann et de Hartmann et Gliemann la molécule est traitée comme pseudo-atome de néon. Par conséquent, tous les électrons du système sont attribués à l'azote et les protons traités comme charges ponctuelles positives. La distribution statistique des électrons est décrite par des fonctions de Jensen dans lesquelles est introduit un nouveau paramètre tenant à une polarisation des électrons perpendiculaire au plan des protons. Les valeurs calculées pour l'énergie et la distance N-H contiennent les erreurs des calculs statistiques qui négligent les inhomogénités de l'énergie cinétique des électrons. Les angles de valence calculés sont en bon accord avec l'expérience. Si l'on élimine les erreurs introduites par les expressions statistiques de l'énergie et les approximations de Jensen l'énergie de la liaison N-H est calculée à le signe et l'ordre de grandeur corrects.

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Für die Möglichkeit, die numerischen Rechnungen mit dem Magnettrommelrechner IBM 650 im Inst. f. prakt. Math. der TH Darmstadt auszuführen, danken wir Herrn Prof. Dr. A. Walther und der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

Bestimmung des Sauerstoffes in organischen Substanzen durch Wärmeleitfähigkeitsmessung und integrale Auswertung der Katharometersignale

Zusammenfassung Über eine neue Methode zur Bestimmung des Sauerstoffs in organischen Substanzen wird berichtet. Die Pyrolyse wird im Heliumgasstrom in einem T-förmigen Quarzrohr durchgeführt, das mit Hilfe eines neuen Verbrennungsofens beheizt wird. Das bei der Reaktion entstehende Kohlenmonoxid wird über Molekülsieb von den übrigen Pyrolysegasen getrennt und als getrennte Fraktion beim Durchgang durch die Katharometerzelle gemessen. Die der Kohlenmonoxidmenge proportionale Gleichspannung wird mit einem digitalen Integrator mit Drucker ausgewertet. Dieses Integrationssystem ist so aufgebaut, daß es wahlweise umschaltbar zum Einwägen der Substanz auf der Elektrowaage Cahn-RG als Digitalvoltmeter oder als digitaler Integrator zum Integrieren der Kohlenmonoxid-Peaks eingesetzt werden kann.

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Summary A report is given of a new method for determining oxygen in organic substances. The pyrolysis is conducted in a stream of helium in a T-shaped quartz tube, that is heated by means of a new combustion furnace. The carbon monoxide produced in the combustion is separated from the other combustion gases by means of a molecular sieve and measured as a separate fraction on going through the catharometer cell. The direct voltage proportional to the amount of carbon monoxide is estimated by means of a digital integrator with printer. This integration system is so constructed that if desired it can be changed over into a digital volt meter for weighing out the sample on the electrobalance Cahn-RG or it can be inserted as digital integrator for integrating the carbon monoxide peak.

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Résumé On présente une nouvelle méthode pour le dosage de l'oxygène dans les substances organiques. La pyrolyse s'effectue dans un courant d'hélium gazeux dans un tube en quartz en forme de T, chauffé par un nouveau four à combustion. L'oxyde de carbone qui prend naissance est séparé sur tamis moléculaire des gaz de pyrolyse habituels et soumis à la mesure sous forme de fraction séparée par passage à travers la cellule du catharomètre. On évalue sur un intégrateur digital sous pression la tension continue proportionnelle à la quantité d'oxyde de carbone. Ce système pour intégration est construit de manière à pouvoir servir, suivant les nécessités, soit sur l'électrobalance Cahn-RG comme voltmètre digital, pour les pesées, soit comme intégrateur digital pour intégrer le pic de l'oxyde de carbone.