Halogeenkoppelingen

Halogeenkoppelingen, ook wel halogeenbindingen genoemd, zijn niet-covalente interacties waarbij een halogeenatoom in het ene molecuul fungeert als Lewis-zuur en zich bindt aan een elektronen donor in een ander molecuul. Ze spelen een belangrijke rol in kristalontwerp, supramoleculaire chemie en materiaalkunde.

De oorzaak van halogeenkoppelingen ligt in de aanwezigheid van een positieve elektrostatische gebied op het halogeen, het zogenaamde sigma-hole, dat ontstaat door de verdeling van elektronen rondom het halogeenatoom. Dit maakt halogeen bindingen richtinggebonden en meestal lineair ten opzichte van de covalente X–R-binding. Donorcentra zijn vaak zuurstof-, stikstof- of zwavelatomen, maar ook pi-systemen kunnen deelnemen.

De sterkte van halogeenkoppelingen varieert met het halogeen: I > Br > Cl > F, mede door polariseerbaarheid en grootte. De aard van de donor, de omgeving (oplosmiddel, temperatuur) en substituenten beïnvloeden de interactie sterk. Over het algemeen zijn halogeenbindingen zwakker dan covalente verbindingen maar sterker dan veel andere van der Waals-interacties, met bindwaarde die kan variëren van milde tot significante energies.

Toepassingen komen voor in de kristalvorming en co-crystal-assemblages, moleculaire herkenning, synthese en materiaalontwerp. Halogeenkoppelingen dragen bij aan de stabiliteit en specificiteit van supramoleculaire netwerken en kunnen samenwerken met andere niet-covalente interacties zoals hydrogen bonding.

Bewijs voor halogeenkoppelingen komt uit röntgendiffractie, spectroscopische studies en computationele modellering. Deze interacties worden beschouwd als nuttige gereedschappen bij het bouwen van georganiseerde moleculaire structuren.