A non-empirical study of hydrogen bonding in the dimer of formamide

A non-empirical SCF calculation on the cyclic dimer of formamide in two different GTF basis sets has been performed and is compared to a similar calculation for the isolated monomer. The energy gain per H-bond is reasonable. Both the proton-donor and proton-acceptor show a global gain in electrons at the expense of the hydrogen of the bridge and of the C atoms. This gross changes in charge are reflected in the _1s values. They cover a gain for nitrogen and a loss for oxygen which are studied in detail on the difference density maps in the molecular plane. The covalent character of the H bond appears very small. Both basis sets yield similar conclusions.

---

Zusammenfassung Eine SCF-Rechnung mit nicht empirischen Parametern wurde mit zwei verschiedenen aus Gauß aufgebauten Basissätzen für das zyklische Dimere und das Monomere des Formamid durchgeführt. Der Energiegewinn ist beträchtlich. Sowohl der Protonendonor als auch der -acceptor zeigen insgesamt einen Elektronengewinn auf Kosten des Brückenwasserstoffs und des Kohlenstoffatoms. Diese Änderung zeigt sich auch in den _1s -Werten. Der Gewinn und Verlust an -Elektronen für Stickstoff bzw. Sauerstoff wird an Hand von Elektronendichtekonturen untersucht. Der kovalente Charakter der Wasserstoffbrückenbindung ist sehr klein. Die beiden Basissätze führen zu ähnlichen Ergebnissen.

---

Résumé Un calcul SCF non-empirique du dimère cyclique de la formamide a été fait dans deux bases de fonctions gaussiennes différentes et comparaison est faite avec le monomère isolé. Le gain d'énergie par liaison H est d'un ordre de grandeur raisonnable. Le donneur et l'accepteur de proton gagnent au total des électrons alors que l'hydrogène de la liaison H en perd ainsi que le carbone central; ces déplacements globaux se reflètent dans les valeurs des _1s correspondants. Ils couvrent un gain pour l'azote et une perte pour l'oxygène qui sont étudiés en détails sur les courbes d'isodensité différentielle dans le plan moléculaire. La liaison H apparait peu ou pas covalente. Les deux bases de gaussiennes choisies donnent les mêmes conclusions qualitatives.

---

---

This work was supported by grant n CR 66-236 of the Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (Comité Cancer et Leucémie).