Some effects of protonation on the electronic structure of pyridine and cytosine

The effects of protonation on the charge distributions of pyridine and cytosine are investigated with the help of the Iterative Extended Hückel technique. The polarization of the -electrons is then included explicitly in a Pariser-Parr-Pople computation of the - ^* transition energies of the pyridinium and cytosinium ions.

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Zusammenfassung Mit Hilfe der IEH-Methode wird die Auswirkung der Protonierung auf die Ladungsverteilung bei Pyridin und Cytosin untersucht. Die Polarisierung der -Elektronen wird dann in eine PPP-Rechnung der - ^*-übergangsenergie beim Pyridinium- und Cytosiniumion übernommen.

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Résumé On étudie, à l'aide de la méthode de Hückel étendue iterative, les effets de la protonation sur la répartition des électrons dans les molécules de pyridine et de cytosine. On introduit ensuite explicitement la polarisation des électrons dans le calcul des énergies de transition - ^* des ions pyridinium et cytosinium par la méthode de Pariser, Parr et Pople.

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This work was supported by grant n GM-12229 of the U.S. Public Health Service (National Institute of General Medical Sciences).     

An Improvement in the calculation of electron repulsion integrals in Pariser-Parr-Pople theory—Electron interactions in molecules

An improvement in the calculation of electron repulsion integrals in Pariser-Parr-Pople theory has been made, considering the following two characteristic features associated with electron interactions in molecules; Firstly, a given -electron moves in the sea of electron clouds consisted of -electrons and other -electrons, which forms a polarizable dielectric medium. Secondly, in alternant hydrocarbons, -electrons will be alternatively distributed to the upper and lower sides of molecular plane. The present idea is applied to SCF MO calculations of simple hydrocarbons. Calculated results for singlet and triplet transitions energies, and first ionization potentials are in good agreement with experimental data.

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Zusammenfassung Bei der Berechnung der Elektronenwechselwirkungsintegrale im Rahmen der PPP-Theorie wird eine Verbesserung angegeben, die folgende Charakteristika betrifft: 1. Ein gegebenes -Elektron bewegt sich im Feld der übrigen - und -Elektronen, die ein polarisierbares elektrisches Medium bilden; 2. in alternierenden Kohlenwasserstoffen sind die -Elektronen abwechselnd auf der Ober- und Unterseite der Molekülebene verteilt. Diese Idee wird auf SCF MO Rechnungen von einfachen Kohlenwasserstoffen angewandt. Die Ergebnisse von Singulett- und Triplettübergangsenergien und Ionisierungspotentialen stimmen mit den experimentellen Daten gut überein.

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Résumé On a amélioré le calcul des intégrales de répulsion électronique dans la théorie de Pariser-Parr-Pople en prenant en considération les deux aspects caractéristiques suivant de l'interaction électronique dans les molécules. Premièrement, un électron donné se déplace dans la mer des nuages électroniques des électrons et des autres électrons , qui forme un milieu diélectrique polarisable. Deuxièmement, dans les hydrocarbures alternants, les électrons seront alternativement distribués sur les cÔtés supérieurs et inférieurs du plan moléculaire. Cette idée est appliquée à des calculs SCF MO d'hydrocarbures simples. Les résultats des calculs pour les énergies de transition singulet et triplet et pour les premiers potentiels d'ionisation sont en bon accord avec les donées expérimentales.

     

Theoretische Betrachtung der Diels-Alderschen Reaktion auf Grund der LCAO−MO-Theorie, 3. Mitt.

Zusammenfassung An Hand der LCAO–MO-Näherung wird die Bildung eines -Komplexes (das Vorhandensein eines energetischen Minimums) bei der Wechselwirkung zwischen Maleinsäureanhydrid und einer Reihe von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen nachgewiesen. Es wird gezeigt, daß zwischen der Energie des -Komplexes und der p-Lokalisierungsenergie nachBrown ein linearer Zusammenhang besteht.

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On the basis of LCAO–MO it has been shown that a -complex is formed between maleic anhydride and various condensed aromatic hydrocarbons. The presence of an energy minimum has been proved. It has also been shown that a correlation exists between the delocalization energy of the -complex and the corresponding values forBrown's p-localization energy.

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Mit 3 Abbildungen     

Unrestricted Hartree-Fock spin density distributions in nitro aromatic radical anions

The spin density distributions in the radical anions of nitrobenzene and some para substituted nitrobenzenes are calculated using the unrestricted Hatree-Fock formalism of Amos and Snyder. A parameter scheme which gives satisfactory account of the electronic transitions and molecular ionisation potentials of substituted benzenes (nitrobenzene, toluene, aniline, benzaldehyde and benzonitrile) is used for spin density calculations of the nitro radical anions. The importance of spin densities on neighbouring atoms on the hyperfine splitting of nitrogen atom is discussed. It is seen that although Karplus-Fraenkel theory gives a better estimate of¹⁴N splitting constant, the simple McConnell-type of relation is approximately valid for the nitro group-nitrogen. The--parameters for use with unrestricted Hartree-Fock spin densities for the prediction of nitrogen hyperfine couplings in nitro, amino and cyano groups are summarised.

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Zusammenfassung Die Spindichteverteilungen in den Radikalanionen des Nitrobenzols und einiger parasubstituierter Nitrobenzole werden mit Hilfe des UHF-Formalismus von Amos und Snyder berechnet. Zur Ermittlung der Spindichte der nitroaromatischen Radikalanionen wird ein Parameterschema benutzt, das zufriedenstellende Darstellung der Elektronenübergänge und der molekularen Ionisationspotentiale von substituierten Benzolen (Nitrobenzol, Toluol, Anilin, Benzaldehyd, Benzonitril) gestattet. Der Einfluß der Spins von benachbarten Atomen auf die Hyperfeinaufspaltung des Stickstoffatoms wird diskutiert. Es zeigt sich, daß zur näherungsweisen Beschreibung des Stickstoffs der Nitrogruppe eine einfache Gleichung des McCornell-Typs ausreicht, wenn auch die Karplus-Fraenkel-Theorie eine bessere Abschätzung der¹⁴N-Aufspaltungskonstanten ermöglicht. Die --Parameter, die zur Voraussage der Stickstoff-Hyperfeinkopplung in Nitro-, Amino- und Cyanogruppen mit Hilfe der UHF-Spindichten erforderlich sind, werden zusammengestellt.

     

An application of RPA theory to conjugated systems in the excited states

RPA theory has been applied to the calculations of the electronic spectra of some conjugated systems, considering only -electrons explicitly. Electron repulsion integrals have been calculated using Slater AO's with appropriate orbital exponents. The present calculation shows that the correlation effect between -electrons is rather small for the lowest — ^* transitions. Good results have been obtained, when we calculate the electron repulsion integrals using orbital exponents evaluated by Slater rule. Effective electron interaction in the excited states has been discussed, using the calculated results. The calculated oscillator strengths were considerably improved by RPA,

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Zusammenfassung Die RPA wurde auf die Berechnung der UV-Spektren des -Elektronensystems konjugierter Moleküle angewendet, wobei die Coulombintegrale für Slaterorbitate mit Exponenten gemäß der Slaterregeln ermittelt wurden. Es zeigt sich, daß die Korrelationseffekte für die tieferen Übergänge ziemlich gering sind und daß sich insbesondere die Oszillatorenstärken sehr gut ergeben. Schließlich wurden eine effektive Elektronenwechselwirkung in angeregten Zuständen diskutiert.

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Résumé La théorie RPA fondée sur l'équation du mouvement a été appliquée à des calculs de la structure électronique et des spectres de systèmes conjugués en ne considérant explicitement que les électrons . Les intégrales de répulsion électronique ont été calculées en utilisant des OA de Slater avec des exposants orbitaux appropriés. Nos calculs montrent que les effets de corrélation entre électrons sont plutôt faibles pour les plus basses transitions — ^*. De bons résultats ont été obtenus en calculant les intégrales de répulsion électronique en utilisant les exposants orbitaux évalués par la règle de Slater. L'interaction électronique effective dans les états excités est discutée sur la base des résultats obtenus.

     

Theoretische Betrachtung der Diels-Alderschen Reaktion auf Grund der LCAO—MO-Theorie, 2. Mitt.

Zusammenfassung Anhand der LCAO—MO-Näherung wird die Elektronenstruktur des -Komplexes diskutiert, der sich im Verlauf derDiels—Alder-Reaktion zwischen Dien und Dienophil bildet. Am Beispiel der Umsetzung des Cyclopentadiens mit verschiedenen Dienophilen und des Maleinanhydrids mit verschiedenen Dienen wird aufgezeigt, daß im -Komplex die Dienkomponente positiv, das Dienophil hingegen negativ geladen ist. Der Polarisations-grad steht in Wechselbeziehung zur Delokalisationsenergie des jeweiligen -Komplexes. Dieses Ergebnis dürfte höchstwahrscheinlich mit der für die Diensynthese spezifischen Topologie des Reaktionskomplexes zusammenhängen und steht im Einklang sowohl mit derWoodward-Hypothese als auch mit der Theorie des Kryptoradikal-Mechanismus der Reaktion.

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On the basis of the LCAO—MO method (Hückel approximation) the electronic structure of the -complex is discussed, which is formed between a diene and a dienophile in the course of theDiels—Alder reaction.On the example of the interaction of cyclopentadiene with various dienophiles and of maleic anhydride with various dienes, it is shown that in the -complex the diene component is charged positively, while the dienophilic one—negatively. The degree of polarization correlates with the delocalisation energy of the corresponding -complex. This result most probably is related to the topology of the reaction complex, which is typical of the diene synthesis. This is in comformity both with the hypothesis ofWoodward and with the theory of the crypto-radicalic mechanism of this reaction.

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Mit 4 Abbildungen     

Some new aspects of π-electron theory

An approximate method is proposed for treating the non-orthogonality of atomic functions and correlation of -electrons by means of perturbation theory and Pariser-Parr-Pople (PPP) method as a zero approximation. The formula derived for the ground state energy of -systems is suitable to describe a number of effects, which the PPP theory, in principle, cannot account for. In particular, it is shown how such intermolecular phenomena like exchange repulsion and dispersion interaction can be accounted for in MO method.The ground state energies of -electron systems are calculated with and without an account of -electron correlation. If for the atomic functions non-orthogonality is taken into consideration the experimental values of these energies can be described using a spectroscopic set of standard calculation parameters. Probably, within the framework of this method, it is possible to describe simultaneously and consistently the spectroscopic, thermochemical and kinetic data.

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Zusammenfassung Für die Behandlung der Nicht-Orthogonalität von Atomfunktionen und die Korrelation der -Elektronen wird eine Näherungsmethode vorgeschlagen, bei der die Pariser-Parr-Pople-(PPP)-Methode als nullte Näherung in einer Störungsrechnung verwendet wird. Die Formel für den Grundzustand von -Systemen ist für die Beschreibung einiger Effekte geeignet, die in der PPP-Beschreibung nicht berücksichtigt werden. Insbesondere wird gezeigt, wie solche intermolekularen Phänomene wie Abstoßung infolge Austausch und Dispersions-Wechselwirkung bei der MO-Methode berücksichtigt werden können. Die Energie des Grundzustandes von -Elektronensystemen wird mit und ohne Berücksichtigung der -Elektronenkorrelation berechnet. Wenn für die Atomfunktionen die Nicht-Orthogonalität berücksichtigt wird, so können die experimentellen Werte dieser Energie mit Hilfe eines spektroskopischen Satzes von Standardparametern erhalten werden. Vermutlich ist es möglich, im Rahmen dieser Methode, die spektroskopischen, thermochemischen und kinetischen Daten einheitlich und konsistent zu beschreiben.

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Résumé On propose une méthode approchée pour traiter la non orthogonalité des fonctions atomiques et la corrélation des électrons au moyen de la théorie des perturbations utilisant l'approximation de la méthode de Pariser-Parr-Pople comme ordre zéro. La formule obtenue pour l'énergie du fondamental permet de décrire un certain nombre d'effets dont la théorie PPP ne peut rendre compte. En particulier on montre comment certains phénomènes intermoléculaires comme la répulsion d'échange et la dispersion peuvent être pris en considération.L'énergie de l'état fondamental des systèmes d'électrons est calculée avec et sans corrélation. Si la non orthogonalité des fonctions d'onde atomiques est incluse, les valeurs expérimentales de ces énergies peuvent être décrites en utilisant un ensemble «spectroscopique» de paramètres standards. Dans le cadre de cette méthode il est probablement possible de décrire simultanément les propriétés spectroscopiques, thermochimiques et cinétiques.

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I thank Dr. I. E. Chlenov for his assistance in the calculations of -energies. I am grateful to Dr. W. H. Eugen Schwarz for useful discussion.     

Applications of the virtual charge model to the electronic structures and spectra of benzaldehyde and acetophenone

Summary The virtual charge model (Tapia model) in conjunction with the CNDO/S-CI approximation in the frame of SCF-MO theory was employed to study the effects of solvent on the electronic structures and spectra of benzaldehyde and acetophenone molecules. The CNDO/S calculations in presence of solvation indicate a satisfactory interpretation of the medium effects on the electronic structures and spectra of the molecules investigated. The prediction of our MO calculations by means of the Tapia model concerning the solvochromic shifts of n * and * transitions are in accord with the observed trends which indicate a blue shift for the n * band and a red shift for the * band upon a change of solvent from non-polar to polar solvents.

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Anwendung des Virtual Charge-Modells auf die Elektronenstrukturen und Spektren von Benzaldehyd und Acetophenon

Zusammenfassung Das Virtual-Charge-Modell (Tapia-Modell) im Zusammenhang mit der CNDO/S-CI-Näherung im Rahmen der SCF-MO-Theorie wurde zum Studium der Lösungsmitteleffekte auf die Elektronenstrukturen und Spektren von Benzaldehyd und Acetophenon herangezogen. Die CNDO/S-Rechnungen bei Anwesenheit von Solvens erlauben eine befriedigende Interpretation der Mediumeffekte auf Elektronenstrukturen und Spektren der untersuchten Verbindungen. Die aus MO-Rechnungen folgenden Voraussagen ergeben auf Basis des Tapia-Modells solvatochrome Verschiebungen für die n *- und *-Übergänge. Die vorausgesagten Effekte stehen im Einklang mit den experimentell beobachteten Trends: Blauverschiebung für die n *-Bande und Rotverschiebung für die *-Bande beim Wechsel von nichtpolarem zu polarem Lösungsmittel.

     

Semiempirical calculations involving π- and σ-electrons on some nitrogencontaining heterocycles

The semiempirical MO-LCAO-SCF theory by Pariser, Parr and Pople in an extension proposed by Ohno is used to calculate * and n * transition energies, lone pair ionization potentials and electric dipole moments for some azines. The results indicate that with the method used it is impossible to take account of both excitations and ionizations from lone pairs with a single set of parameters. The reasons for this failure of the method are discussed.

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Zusammenfassung Mit der PPP-Methode in der Erweiterung von Ohno wurden * und n * Anregungsenergien, Ionisationspotentiale einsamer Paare und Dipolmomente von einigen Azinen berechnet. Es zeigt sich, daß es mit der genannten Methode nicht möglich ist, Ionisationspotentiale und Anregungsenergien mit einem einzigen Parametersatz zu erfassen. Die Gründe dafür werden angegeben.

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Résumé Nous avons utilisé la théorie semi-empirique de Pariser, Parr et Pople, dans la version de Ohno, pour calculer les énergies des transitions * et n *, les potentiels d'ionisation des paires libres et les moments dipolaires de quelques azines. Les résultats indiquent l'impossibilité de tenir compte à la fois avec un seul jeu de paramètres des excitations et des ionisations de paires libres. Les raisons de cet échec de la méthode sont discutées.

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A preliminary report has been given in preprint QB 19 from the Quantum Chemistry Group, Uppsala University (Sept. 1964).

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The work reported in this paper has been sponsored in part by the King Gustaf VI Adolf's 70-Years Fund for Swedish Culture, Knut and Alice Wallenberg's Foundation, and in part by the Aerospace Research Laboratories, OAR, through the European Office of Aerospace Research (OAR), United States Air Force.     

Configuration mixing involving σ and π orbitals

The effect (on the energy of the different states) of including doubly excited configurations in a - plus -configuration interaction treatment, is studied within the CNDO/2 framework. For moderately large molecules the problem of the choice of the type ( or ) of configurations taken into account is examined. When possible, comparison is made with similar non empirical calculations.

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Zusammenfassung Im Rahmen der CNDO/2 Methode wird der Einfluß (auf die Energien verschiedener Zustände) des Einschlusses doppelt angeregter Konfigurationen in einer - und -Konfigurationswechsel-wirkungs-Behandlung studiert. Für nicht allzu große Moleküle wird das Problem der Wahl der Art ( oder ) der berücksichtigten Konfigurationen untersucht. Soweit möglich, werden die Resultate mit denen ähnlicher nichtempirischer Rechnungen verglichen.

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Résumé L'effet (sur l'énergie des différents états) de l'introduction de configurations diexcitées dans une interaction de configuration plus , est étudié dans le cadre de la méthode CNDO/2. Pour des molécules de taille moyenne le problème du choix du type ou des configurations est examiné. Les résultats obtenus sont comparés aux calculs non-empirique similaires disponibles.

     

The inclusion of non-nearest neighbor ß terms in pariser-parr-pople type S.C.M.O. calculations

The calculation of -electron properties by an S.C.M.O. method including all _core terms has been extended to nitrogen and oxygen containing systems. The singlet ^* electronic transitions and -ionization potentials (where available) are in reasonable agreement with experiment. A comparison is made with the non-empirical all electron calculations of Clementi for pyrrole, pyridine and pyrazine.

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Zusammenfassung Die Berechnung von -Elektronen-Eigenschaften mittels einer SCMO-Methode, die alle _core-Terme einschließt, wurde auf Systeme mit Stickstoff- und Sauerstoffatomen ausgedehnt. Die Singulett- ^*-Übergänge und -Ionisierungsenergien sind in vernünftiger Übereinstimmung mit dem Experiment. Es wird einen Vergleich mit den nichtempirischen Rechnungen mit allen Elektronen von Clementi an Pyrrol, Pyridin und Pyrazin angestellt.

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Résumé Le calcul des propriétés des électrons par une méthode S.C.M.O. tenant compte de tous les termes _coeur a été étendu aux systèmes contenant de l'azote et de l'oxygène. Les transitions électroniques singulet ^* et les potentiels d'ionisation (lorsqu'ils sont connus) sont en accord raisonnable avec l'expérience. Les résultats sont comparés aux calculs non-empiriques de tous les électrons effectués par Clémenti pour le pyrrole, la pyridine et la pyrazine.

     

On the importance of scale and polarization of the atomic orbital basis for LCAO calculations of electronic intensities

The importance of scale and polarization of the atomic basis set for LCAO calculations of the intensities of electronic transitions is investigated using the molecular hydrogen ion, H ₂ ⁺ , as a model. The transitions under consideration are the 1 _g–1 _u the 1 _u–1 _g and the 1 _g–1_uit excitations of this ion, and the electric dipole transition moments are calculated for a range of nuclear separations using the dipole length, the dipole velocity, the dipole acceleration and the time-derivative of the dipole acceleration formulations. For the 1 _g–1 _u and the 1 _u–1 _g excitations scaling and/or polarization are found very efficient for the improvement of the calculated transition moments for small internuclear separations for all the dipole formulations, whereas only the dipole length and the dipole velocity results are well-behaved for large separations. For the 1 _g–1 _u excitation scaling is found to be more important than polarization for all internuclear separations.

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Zusammenfassung Die Bedeutung der Skalierung und der Polarisation atomarer Basisfunktionen für LCAO-Berechnungen der Intensitäten elektronischer Übergänge wird am Wasserstoffmolekülion, H ₂ ⁺ , als Modell untersucht. Die betrachteten Übergänge sind der 1 _g–1 _u der 1 _u–1 _g und der 1 _g –;1 _u-Übergang dieses Ions. Die zugehörigen Dipolübergangsmomente werden für eine Reihe von Kernabständen berechnet, wobei die Dipollänge, die Dipolgeschwindigkeit, die Dipolbeschleunigung und die zeitliche Ableitung der Dipolbeschleunigung zu Grunde gelegt werden. Für die 1 _g–1 _u und die 1 _u–1 _g-Anregung findet man, daß Skalierung und/oder Polarisation sehr wirksam für eine Verbesserung der berechneten Übergangsmomente bei kleinen Kernabständen sind. Dies gilt für alle Dipolformulierungen, während sich für große Kernabstände nur die Dipollänge und die Dipolgeschwindigkeit richtig verhalten. Für den 1 _g–1 _u-Übergang ist die Skalierung bei allen Kernabständen wichtiger als die Polarisation.

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Résumé Etude de l'influence de l'échelle et de la polarisation de la base atomique sur les calculs LCAO des intensités des transitions électroniques, en utilisant l'ion moléculaire H ₂ ⁺ comme modèle. On considère les transitions 1 _g–1 _u,1 _u–1 _get 1 _g–1 _u; les moments dipolaires de transition sont calculés pour un éventail de séparations nucléaires en utilisant les différentes formulations: longueur dipolaire, vitesse dipolaire, accélération dipolaire et dérivée par rapport au temps de l'accélération dipolaire. Pour les excitations 1 _g–1 _u-et 1 _u–1 _gles facteurs précités ont une grande importance pour l'amélioration des moments de transition calculés à faible séparation nucléaire dans toutes les formulations, alors qu'à grande séparation nucléaire seules la longueur et la vitesse donnent des résultats convenables. Pour l'excitation 1 _g–1 _ul'échelle est un facteur plus important que la polarisation à toutes distances internucléaires.

     

Electronic structure of long polyene chains with an impurity atom

The influence of an impurity atom on the -electronic structure of long polyenes is considered using the unrestricted Hartree-Fock (UHF) method. It is shown that the substitution of a carbon atom in a long polyene chain is a local perturbation in spite of the nonlinearity of the UHF Hamiltonian. The conditions under which the local states appear in the forbidden zone of long polyenes are stated. Some experiments are proposed to elucidate the nature of the forbidden zone in the -electron spectra of long polyene chains.

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Zusammenfassung Der Einfluß eines Fremdatoms auf die -Elektronenstruktur langer Polyene wird mit Hilfe der uneingeschränkten Hartree-Fock-Methode (UHF) untersucht. Es wird gezeigt, daß die Substitution eines C-Atoms in einer langen Polyenkette eine lokale Störung darstellt, obwohl der UHF-Hamiltonoperator nicht linear ist. Die Bedingungen, unter denen die lokalen Zustände in der verbotenen Zone für die langen Polyene erscheinen, werden dargestellt. Einige Experimente zur Aufklärung der Natur der verbotenen Zonen in den -Elektronen-Spektren langer Polyenketten werden vorgeschlagen.

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Résumé La méthode Hartree-Fock sans restrictions (UHF) est utilisée pour étudier l'influence d'une impureté atomique sur la structure électronique des grands polyénes. On montre que la substitution d'un atome de carbone dans une longue chaîne polyénique est une perturbation locale en dépit de la non linéarité de l'hamiltonien UHF. On énonce les conditions d'apparition des états locaux dans la zone interdite des longs polyènes. Certaines expériences sont proposées pour élucider la nature de la zone interdite dans le spectre d'électrons des longues chaînes polyéniques.

     

Influence de la liaison hydrogène intramoléculaire sur les bandes π → π * de certaines molécules organiques. Théorie électronique

Résumé Une théorie électronique est proposée pour expliquer l'influence de la liaison hydrogène intra-moléculaire sur les transitions ^* des molécules organiques. La liaison hydrogène est décrite comme une liaison partiellement covalente. Les molécules sont étudiées à l'aide de la méthode semi-empirique de Pariser-Parr-Pople. L'accord entre les déplacements observés et calculés est, dans l'ensemble, satisfaisant. Les perturbations introduites par la liaison hydrogène dans les spectres ^* proviennent essentiellement du transfert d'électrons entre le groupe accepteur de proton et le groupe donneur de proton. Dans les molécules étudiées les perturbations sont de type inductif.

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The manifestations of intramolecular hydrogen bonding in ^* electronic transitions of organic molecules are explained by an electronic theory. The hydrogen bond is supposed to be partly covalent. Pariser-Parr-Pople semi empirical scheme is used. The agreement between observed and calculated shifts is satisfactory. Hydrogen bonding induces spectral shifts due essentially to electron transfer from proton acceptor to proton donor. Perturbations are of inductive type in the molecules under study.

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Zusammenfassung Es wird eine Elektronentheorie vorgeschlagen, um den Einfluß der intramolekularen Wasserstoffbindung auf ^*-Übergänge organischer Moleküle im Rahmen der PPP-Methode zu erklären. Die Wasserstoffbindung wird als partiell kovalente Bindung beschrieben. Die Übereinstimmung der experimentellen und theoretischen Ergebnisse bezüglich der Verschiebung ist zufriedenstellend. Die Störungen, die sich durch die Wasserstoffbindung in den gp ^*-Spektren ergeben, rühren von gs-Übergängen von Proton-Akzeptoren zu Proton-Donatoren her. Störungen in den betrachteten Molekülen sind von induktivem Typus.

     

Zur Wechselwirkung von π- und σ-Elektronen in der Theorie ungesättigter Moleküle

Zusammenfassung Es wird gezeigt, wie man auf einfache Weise die ( + )-Gesamtladungsverteilung im Grundzustand abschätzen kann, und wie man daraus -Orbitale erhält, welche der Polarisation der -Elektronen Rechnung tragen.

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It is shown how one can estimate with a simple method the total ( + )-charge distribution and how to determine from it -orbitals compatible with the polarisation of the -electrons.

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Résumé Nous montrons comment on peut estimer par une méthode simple la distribution de charges totale ( + ) et comment on en trouve des orbitales qui tiennent compte de la polarisation des électrons .

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Teilweise vorgetragen am 1.4.1966 anläßlich der Tagung für Theoretische Chemie in Zürich.

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Wir danken der Ciba AG Basel für die finanzielle Unterstützung dieser Arbeit.     

Thermodynamics of adsorption (as a function of temperature and pressure) of N2 and CO2 on graphites

Summary A quantitative treatment, coupled with critical qualitative considerations, pertaining to the study of thermodynamics of adsorption of N₂ and CO₂ on different graphite samples, through the evaluation of the film pressure, as a function of temperature and pressure, is presented. The . determination of the adsorbent specific surface areas is affected through the graphic manipulation of the Langmuir adsorption equation utilizing data adopted from literature, and the values are then computed by employing the Gibbs adsorption equation by making use of the areas under them-lnP curves. The results deduced are discussed specifically in terms of as related to the nature of the adsorbents, the magnitude of the calculated thermodynamic functions and the specific surface areas for the individual adsorbents.

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Zusammenfassung Die Arbeit bringt eine thermodynamische Studie der Adsorption von N₂ and CO₂ an verschiedenen Graphitpräparaten. Grundlage der Betrachtung ist der Filmdruck als Funktion der Temperatur und des Druckes. Die Bestimmung der spezifischen Oberfläche des Adsorbens wird beeinflußt durch die graphische Behandlung der Langmuirschen Adsorptionsgleichung. Es wurden Literaturwerte adoptiert und-Werte nach der Gibbsschen Adsorptionsgleichung berechnet. Die abgeleiteten Ergebnisse werden diskutiert und zur Natur des Adsorbens, zur Größenordnung der berechneten thermodynamischen Funktionen und zur spezifischen Oberfläche der einzelnen Adsorbentien in Beziehung gesetzt.

     

Reactivity of pyrrole pigments,XXI: Structure and reactivity of Cu(II) and Zn(II) bilindione chelates

Summary Several Mn, Cu, and Zn chelates of etiobiliverdin-IV-, mesobiliverdin-IX, and its dimethyl ester are studied. The results show that the chemical constitution of the Cu biliverdin chelate corresponds to a formal metal oxidation state of (II) coordinated to a neutral radical of the NH trideprotonated biliverdin. The reactivity of the Cu(II) bilindione chelates in nucleophilic solvents agrees with that expected for a neutral radical structure of the ligand; in CH₃OH, they undergo oxidation towards dimethoxybilipurpurins. The magnetic behaviour of Cu(II) etiobiliverdinate-IV- in the solid state shows an intramolecular weak antiferromagnetic coupling d⁹Cu-to--radical (J=–23 cm^–1) and an intermolecular weak antiferromagnetic coupling -radical-to--radical (J=–45 cm^–1). The analogy of this magnetic behaviour to that of the cation radical of metalloporphyrins is discussed.

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Reaktivität von Pyrrolpigmenten, 21. Mitt.: Struktur und Reaktivität von Cu(II)- und Zn(II)-Chelaten von Bilindionen

Zusammenfassung Einige Mn, Cu and Zn Chelate von Etiobiliverdin-IV-, Mesobiliverdin-IX und seinem Dimethylester werden untersucht. Im Komplex koordiniert ein Metallatom (mit der Formalladung II) mit einem Neutralradikal des dreifach NH-deprotonierten Bilindions. Die Reaktivität des Komplexes gegenüber nukleophilen Lösungmitteln entspricht erwartungsgemäß dem eines neutralen -Radikals; in CH₃OH wird er zu Dimethoxybilipurpurin oxidiert. Bei Cu(II)-Etiobiliverdinat-IV beobachtet man im festen Zustand neben schwacher, antiferromagnetischer Kupplung zwischen d⁹Cu und -Radikal (J=–23 cm^–1) auch eine schwache, intermolekulare, antiferromagnetische Wechselwirkung zwischen zwei -Radikalen (J=–45 cm^–1). Dieses magnetische Verhalten wird dem des -Kationradikals von Metalloporphyrinen gegenübergestellt.

     

An ab initio model calculation of the π and σ electronic structure of the ethylene molecule

The ab initio SCF-MO-LCAO calculation of the ethylene molecule considering explicitly all valence electrons and using a minimum basis set of Slater orbitals as well as the Mulliken approximation of integrals is presented. Further, a CI calculation including all mono-excited and some di-excited configurations has been carried out. The implications of this study with respect to the validity of the — separability conditions are discussed.

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Zusammenfassung Es wird eine ab initio SCF-MO-LCAO Berechnung des Äthylenmoleküls vorgelegt, in der alle Valenzelektronen in Betracht gezogen sind. Als Funktionenansatz wurde ein aus Slater-Atomeigenfunktionen bestehendes System benützt, die Atomintegrale wurden nach der Mullikenschen Näherung berechnet. Weiter wurde eine CI-Rechnung mit Berücksichtigung aller einfach angeregten und einiger doppelt angeregten Zustände angeschlossen und die Folgerungen in Bezug auf die — -Separation diskutiert.

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Résumé Dans cette communication on présente les résultats d'un calcul ab initio par la méthode SCF-MO-LCAO, dans lequel on tient compte explicitement de tous les éléctrons de valence en utilisant une base minimum des orbitales de Slater et l'approximation des intégrals par Mulliken. On a aussi performé le calcul par la méthode de l'interaction des configurations avec toutes les configurations monoexcitées et quelques diexcitées. On discute les implications de cette étude en relation avec la validité des conditions de la f séparabilité.

     

Energetics of n-π* and π-π* charge-transfer complexes formed between amine donors and chloranil as π-electron acceptor

The heats of formation ofn- ^* and- ^* charge-transfer interactions have been computed from the charge-transfer spectra of molecular complexes formed in the pyridinechloranil and aniline-chloranil systems.

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Zusammenfassung Anhand der Charge-Transfer-Spektren von Molekülkomplexen aus Pyridin-Chloranil und Anilin-Chloranil wurde die Wärme für die Bildung vonn- ^* und -^* Charge-Transfer-Wechselwirkungen berechnet.

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Sigma-polarization in 5-membered heterocyclic ring systems

Extended Hückel calculations on the 5-membered heterocyclic molecules furan, pyrrole, imidazole, pyrazole, 1,2,3-triazole, and the four possible oxadiazoles suggest a significant polarization of the -framework. This -polarization appears to follow simple electronegativity considerations. The calculated -polarizations are independent of, and may be opposed to, the corresponding -polarizations. For furan and pyrrole the above results reproduce the different direction of the experimental dipole moments of these two molecules. A good correlation is observed between the total (+) calculated electron densities and the experimental proton and carbon-13 chemical shifts in all of the systems studied.

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Zusammenfassung Rechnungen mit der erweiterten Hückel-Methode über die Fünferheterozyklen Furan, Pyrrol, Imidazol, Pyrazol, 1,2,3-Triazol und die vier möglichen Oxadiazole lassen eine beträchtliche Polarisation des -Gerüsts vermuten. Die -Polarisation scheint einfachen Elektronegativitätsbetrachtungen zu folgen. Die -Polarisation ist unabhängig von der entsprechenden -Polarisation und kann entgegengesetzt gerichtet sein. Für Furan und Pyrrol reproduzieren die oben genannten Ergebnisse die verschiedenen Richtungen der experimentellen Dipolmomente beider Moleküle. Eine gute Korrelation wird zwischen der gesamten ( +)-Elektronendichte und der experimentellen chemischen Verschiebung für Protonen und C¹³ in allen Systemen beobachtet.

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Résumé Des calculs par la méthode de Hückel étendue portant sur les molécules à cycle pentagonaux: furane, pyrrole, imidazole, 1,2,3 triazole et les quatre oxadiazoles, suggèrent l'existence d'une polarisation significative du squelette . Cette polarisation apparaît en accord avec de simples considérations d'électronégativité. Les polarisations calculées sont indépendantes des polarisations correspondantes et peuvent leur être contraires. Pour le furane et le pyrrole les résultats ci-dessus reproduisent les directions différentes des moments dipolaires expérie mentaux des deux molécules. On observe une bonne corrélation entre les densités totales (+) calculées et les déplacements chimiques expérimentaux du proton et du carbone 13 dans tous les systèmes étudiés.

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This work was supported by a grant from the University of Puerto Rico. It was presented at the Fourth Caribbean Chemical Symposium, January 3–7, 1967, Kingston, Jamaica.The Puerto Rico Nuclear Center is operated by the University of Puerto Rico through a contract with the U. S. Atomic Energy Commission.