Halogenbindingen

Halogenbindingen er en ikke-kovalent interaksjon mellom et halogenatom som er kovalent bundet i ett molekyl og et elektronrikt område i et annet molekyl eller ligand. Den viktigste drivkraften er en positiv region ved halogenet, kalt sigma-hole, som oppstår på grunn av anisotropisk fordeling av elektronene rundt halogenatomet.

Sigma-holen gjør halogenet til en akseptor for elektronpar eller π-elektroner fra en Lewis-base (for eksempel N-, O-, S-atomer eller aromatiske systemer). Interaksjonen er retningstilt og foretrekker en nesten lineær geometri, med vinkelen X...LB nær 180 grader, selv om avvik mellom 140 og 180° også forekommer i praksis.

Kraften varierer med typen halogen og substituenter. Generelt øker polariserbarheten nedover i halogenrekken (I > Br > Cl > F), og elektron-tiltrekkende grupper i nærheten av halogenet kan styrke sigma-holen. Halogenbindinger er ofte svakere enn hydrogenbindinger i løsning, men kan være betydelige i faste faser og i krystallstrukturer, hvor de bidrar til stabilitet og selektiv binding.

Anvendelser og betydning: halogenbindinger brukes i krystallografi og krystallbygging, supramolekylær kjemi, materialvitenskap, anionbinding og liganddesign i legemidler. De kan også fungere som aktiverende interaksjoner i organisk katalyse og som styrende krefter i selv-sammensatte systemer.

Historie: Begrepet halogenbinding og det underliggende sigma-hole-konseptet ble utviklet i 1990-årene og tidlig 2000-årene av forskere som Politzer, Metrangolo og Terraneo, og har siden blitt en etablert del av studiet av ikke-kovalente interaksjoner.