13C-H coupling constants and maximum overlap orbitals in some three-membered heterocyclic compounds

The criterion of maximum total overlap, modified to permit inclusion of ionic structures, has been employed to determine the hybridized bonding orbitals for ethyleneimine, ethylene oxide, ethylene sulfide, and cyclopropane. ¹³C-H coupling parameters obtained from the NMR spectra of these compounds, which are linear functions of s-character in the appropriate carbon orbitals, served as experimental criteria for adjusting ionic content. The results appear reasonable as judged by calculated HCH angles and the order of heteroatom electronegativities.

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Zusammenfassung Das Kriterium maximaler Überlappung wurde in einer Modifikation, die den Einschluß ionischer Strukturen gestattet, zur Bestimmung der Hybridzustände von Äthylenimin, Äthylenoxyd, Äthylensulfid und Cyclopropan herangezogen. Die ¹³CH-Kopplungskonstanten der NMR-Spektren, die linear vom s-Charakter der entsprechenden Kohlenstoffzustände abhängen, dienten als experimentelles Kriterium für die Bestimmung der Anteils an ionischen Strukturen. Nach den berechneten HCH-Winkeln sowie der Reihenfolge der Elektronegativitäten der Heteroatome zu schließen, scheinen die Ergebnisse befriedigend zu sein.

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Résumé Le critère de recouvrement maximum total, modifié pour permettre l'inclusion de structures ioniques, a été utilisé pour déterminer les orbitales hybrides de l'éthylèneimine, l'oxide d'éthylène, le sulfure d'éthylène et le cyclopropane. Les paramètres de couplage ¹³C-H obtenus des spectres RNM de ces composés, qui sont des fonctions linéaires du caractère s des orbitaux de carbone correspondants, servaient de critère expérimental pour l'ajustage du contenu ionique. Le calcul des angles HCH et l'ordre des électronégativités des hétéroatomes conduisent à conclure que les résultants sont raisonnables.

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We wish to thank the National Institutes of Health for a Grant in partial support of this work. One of us (P. R. Certain) thanks the National Science Foundation for support through the Undergraduate Research Participants program.