Quantifying weak interactions in ferroelectric and paraelectric phases of phenazine and chloro­anilic acid co-crystal using experimental and theoretical electron densities

Anil Kumar, G.N.; Hathwar, V.R.

doi:10.1107/S2052520623007862

用实验和理论电子密度定量吩嗪和氯苯胺酸共晶体铁电相和顺电相的弱相互作用

G.N.阿尼尔·库马尔和V.R.Hathwar公司

众所周知，吩嗪和氯苯胺酸的共晶体在室温下显示出顺电性质。它显示了253K下的顺电-铁电相变，并且在137K以下有一个不可公度调制的铁电相位。在160 K下收集了高分辨率同步辐射X射线数据用K来模拟实验电子密度分布，并用从电子密度导出的拓扑性质来量化铁电相起源的弱相互作用。使用Hirshfeld表面和能量框架分析了结构和非共价相互作用。从实验数据中确定了拓扑性质、能量、原子电荷和分子静电势面，并得到了理论计算的进一步支持。将铁电相和顺电相的结果进行了比较。虽然结构描述表明铁电相中的中性吩嗪和氯苯胺分子，但电子密度的拓扑性质表明O-H中有大量质子转移

O氢键。事实上，O-H中被取代的H原子

氢键表明化学键具有混合共价/极性性质。高分辨率电子密度研究可以检测到化学键和质子转移途径的细微变化。

关键词：电子密度;共晶体;铁电性能;顺电性;氢键.

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支持信息

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CCDC参考：2222512

计算详细信息顶部

（PHZCA）顶部

水晶数据顶部

C类₁₈小时₁₀氯₂N个₂O（运行）₄	F类(000) = 396
M（M）_第页= 389.18	D类_x个=1.704毫克米⁻^三
单斜的，P（P）2₁	同步加速器，单色辐射，λ= 0.2496 Å
一= 12.4202 (3) Å	15259次反射的单元参数
b条=3.7916（1）Å	θ= 0.4–15.4°
c（c）= 16.915 (4) Å	µ=0.05毫米⁻¹
β= 107.792 (8)°	T型=160 K
V（V）= 758.47 (18) Å^三	块，无色
Z轴= 2	0.10×0.06×0.05毫米

数据收集顶部

Rigaku kappa公司衍射仪	11829次反射我> 2σ(我)
辐射源：SPring-8，BL02B1	R（右）_整数= 0.062
ω扫描	θ_最大值= 15.4°,θ_最小值= 0.4°
吸收校正：经验（使用强度测量） SORTAV（祝福，1995）	小时=−26→25
T型_最小值= 0.996,T型_最大值= 0.998	k个=−8→8
122729次测量反射	我=−33→35
15259个独立反射

精炼顶部

优化于F类²	15259次反射
最小二乘矩阵：完整	355个参数
R（右）[F类²> 2σ(F类²)] = 0.025	0个约束
水风险(F类²) = 0.034	w个2=1/[s²(F类_o个²)]
S公司= 0.90	(Δ/σ)_最大值< 0.001

特殊细节顶部

精炼反射与Sortav合并（Blessing，1995）。

分数原子坐标和各向同性或等效各向同性位移参数²) 顶部

	x个	年	z（z）	U型_{国际标准化组织}*/U型_等式
氯1	0.603849 (15)	0.434216	0.076381 (9)	0.018
二氧化氯	0.894227 (15)	1.03986 (5)	0.425287 (10)	0.018
O1公司	0.64254 (5)	1.0609 (3)	0.34665 (4)	0.022
氧气	0.85601 (6)	0.4223 (3)	0.15553（4）	0.022
臭氧	0.97973 (5)	0.6907 (2)	0.30170 (4)	0.02
O4号机组	0.51769 (5)	0.7843 (3)	0.19997 (4)	0.021
N1型	0.14624 (5)	0.3606 (2)	0.25174 (3)	0.015
氮气	0.35553 (5)	0.10407 (18)	0.24506 (3)	0.014
C1类	0.68109 (5)	0.5992 (2)	0.17157 (3)	0.014
指挥与控制	0.80232（6）	0.5669 (2)	0.19635 (4)	0.014
C3类	0.86898 (5)	0.7198 (2)	0.27983 (4)	0.015
补体第四成份	0.81674 (5)	0.8777 (2)	0.33017 (4)	0.014
C5级	0.69384 (5)	0.9122 (2)	0.30481 (4)	0.015
C6级	0.62646 (6)	0.7589（2）	0.22146 (4)	0.015
抄送7	0.28312 (5)	0.2586 (2)	0.17809 (4)	0.014
抄送8	0.31170 (6)	0.2915 (3)	0.10308 (4)	0.018
C9级	0.23644 (6)	0.4493 (3)	0.03561（4）	0.019
C10号机组	0.13103 (6)	0.5831 (3)	0.03971 (4)	0.018
C11号机组	0.10116 (6)	0.5562 (3)	0.11084 (4)	0.016
第12项	0.17624 (5)	0.3895 (2)	0.18226 (4)	0.014
第13页	0.21920 (5)	0.20419 (19)	0.31820 (4)	0.014
第14项	0.19076 (6)	0.1720 (2)	0.39353（4）	0.017
第15项	0.26513 (6)	0.0165 (2)	0.46105 (4)	0.018
第16号	0.37028 (7)	−0.1201 (3)	0.45707 (4)	0.019
第17页	0.40115 (6)	−0.0943 (2)	0.38608 (4)	0.017
第18页	0.32607 (5)	0.0712 (2)	0.31505 (4)	0.013
H9型	0.2574（11）	0.474 (7)	−0.0210 (8)	0.034
H15型	0.2505 (11)	−0.008 (7)	0.5213 (8)	0.036
H3级	1.0080 (9)	0.565 (5)	0.2610 (7)	0.029
H4型	0.4558 (16)	0.960 (8)	0.2381（12）	0.026
H8型	0.3928 (11)	0.224 (6)	0.1025 (8)	0.03
H10型	0.0721 (11)	0.722 (6)	−0.0149 (9)	0.035
H11型	0.0212 (10)	0.668 (6)	0.1136 (9)	0.033
H14型	0.1104 (11)	0.306 (7)	0.3949 (8)	0.032
H16型	0.4170 (11)	−0.214（6）	0.5128 (8)	0.035
H17型	0.4827 (10)	−0.178 (5)	0.3792 (8)	0.031

原子位移参数（²) 顶部

	U型¹¹	U型²²	U型³³	U型¹²	U型¹³	U型²³
氯1	0.01664 (8)	0.02294 (10)	0.01397 (7)	−0.00008 (6)	0.00343 (5)	−0.00304 (5)
二氧化氯	0.01609 (8)	0.02276（9）	0.01402 (7)	0.00008 (6)	0.00339 (5)	−0.00351 (5)
O1公司	0.01524 (18)	0.0342 (3)	0.02015 (18)	0.0027 (2)	0.00868 (16)	−0.0068 (2)
氧气	0.01561（17）	0.0322 (3)	0.02017 (18)	0.0035 (2)	0.00807 (16)	−0.0082 (2)
臭氧	0.01156 (17)	0.0291 (3)	0.01975 (18)	0.0047 (2)	0.00426 (14)	−0.0051 (2)
O4号机组	0.01034 (16)	0.0318 (3)	0.02144 (19)	0.0020（2）	0.00378 (14)	−0.0062 (2)
N1型	0.01127 (15)	0.0185 (2)	0.01407 (15)	0.00151 (16)	0.00371 (13)	−0.00054 (15)
氮气	0.01024 (15)	0.0169 (2)	0.01486 (15)	0.00177 (15)	0.00458（12）	−0.00022 (14)
C1类	0.01209 (16)	0.0187 (2)	0.01290 (15)	0.00198 (18)	0.00469 (14)	−0.00068 (16)
指挥与控制	0.01278 (19)	0.0179 (2)	0.01315（15）	0.0015 (2)	0.00468 (15)	−0.00118 (19)
C3类	0.01294 (19)	0.0191 (2)	0.01428 (17)	0.00230 (19)	0.00468 (15)	−0.00108 (19)
补体第四成份	0.01197 (17)	0.0167 (2)	0.01296 (15)	0.00084 (18)	0.00347 (14)	−0.00188（16）
C5级	0.01223 (19)	0.0194 (2)	0.01429 (15)	0.0014 (2)	0.00536 (14)	−0.00098 (19)
C6级	0.01313 (19)	0.0173 (2)	0.01392 (17)	0.00097 (19)	0.00404 (14)	−0.00120 (17)
抄送7	0.01082（18）	0.0174 (2)	0.01452 (17)	0.00047 (17)	0.00408 (14)	−0.00063 (16)
抄送8	0.0133 (2)	0.0234 (3)	0.01668 (19)	0.0006 (2)	0.00585 (17)	0.0009 (2)
C9级	0.0176（2）	0.0233 (3)	0.0164 (2)	−0.0003 (3)	0.00628 (19)	0.0026（2）
C10号机组	0.0156 (2)	0.0196 (3)	0.01665 (18)	0.0016 (2)	0.00310 (17)	0.00370 (19)
C11号机组	0.01240 (19)	0.0192 (2)	0.01643 (17)	0.0011 (2)	0.00289（16）	0.0015 (2)
第12项	0.01080 (16)	0.0160 (2)	0.01396 (16)	0.00080 (19)	0.00304 (13)	−0.00046 (16)
第13页	0.01146 (19)	0.0153 (2)	0.01375 (17)	0.00059 (17)	0.00373 (14)	−0.00046（15）
第14项	0.01483 (19)	0.0203 (2)	0.01566 (18)	0.0006 (2)	0.00616 (16)	0.0004 (2)
第15项	0.0168 (2)	0.0227 (3)	0.01538 (19)	−0.0008（3）	0.00525 (18)	0.0032 (2)
第16号	0.0162 (2)	0.0245 (3)	0.01595 (18)	−0.0003 (2)	0.00316 (18)	0.0035 (2)
第17页	0.01313 (18)	0.0202 (2)	0.01668 (18)	0.0019 (2)	0.00308 (15)	0.0025 (2)
第18页	0.01084（16）	0.0151 (2)	0.01373 (16)	0.00147 (18)	0.00346 (13)	0.00063 (16)
H9型	0.03112	0.048684	0.021805	0.000763	0.007945	0.004678
H15型	0.037298	0.04653	0.028693	−0.005411	0.017235	−0.002468
H3级	0.02292	0.035925	0.029713	0.003285	0.009355	−0.006477
H4型	0.022234	0.028962	0.029007	0.003496	0.008953	−0.005064
H8型	0.021629	0.040258	0.029605	0.00654	0.008674	0.000389
H10型	0.028743	0.042588	0.030196	0.005871	0.003487	0.013956
H11型	0.022164	0.037472	0.038521	0.009287	0.009618	0.00662
H14型	0.02344	0.040869	0.035176	0.006845	0.01259	0.001207
H16型	0.034176	0.044177	0.025231	0.004921	0.00815	0.010743
第17页	0.021487	0.040456	0.031763	0.007541	0.009249	0.003975

几何参数（λ，º）顶部

氯-1-C1	1.7202	C8-C9型	1.3729
氯化物-C4	1.7180	C8-H8型	1.0420
O1-C5型	1.2240	C9-C10型	1.4227
氧气-C2	1.2280	C9-H9型	1.0710
臭氧-C3	1.3170	C10-C11号机组	1.3662
臭氧-H3	0.9860	C10-H10型	1.1200
O4-C6型	1.2886	C11-C12号机组	1.4266
N1-C12号机组	1.3415	C11-H11型	1.0930
N1-C13号机组	1.3446	C13至C14	1.4282
N2-C7气体	1.3466	C13至C18	1.4372
N2-C18	1.3470	C14-C15号	1.3622
C1-C2类	1.4385	C14-H14型	1.1260
C1-C6号机组	1.3751	C15至C16	1.4258
C2-C3型	1.5178	C15-H15型	1.0920
C3至C4	1.3561	C16-C17号	1.3703
C4-C5型	1.4594	C16-H16型	1.0090
C5-C6型	1.5178	C17-C18型	1.4241
C7-C8	1.4237	C17-H17型	1.1000
C7-C12号机组	1.4391

C3-O3-H3	113.3029	C10-C9-H9型	119.6029
C12-N1-C13型	118.2231	C9-C10-C11	121.0808
C7-N2-C18型	119.2251	C9-C10-H10	121.6475
氯化C1-C2	118.4082	C11-C10-H10型	116.7815
氯-1-C1-C6	119.7365	C10-C11-C12号机组	119.7430
C2-C1-C6	121.8536	C10-C11-H11号机组	118.5811
氧气-C2-C1	125.0524	C12-C11-H11型	121.4350
氧气-C2-C3	117.3479	N1-C12-C7型	121.3929
C1-C2-C3	117.5947	N1-C12-C11号	119.6077
臭氧-C3-C2	117.0945	C7-C12-C11号机组	118.9947
臭氧-C3-C4	121.3945	N1-C13-C14号机组	119.8247
C2-C3-C4型	121.5086	N1-C13-C18号	121.1189
氯化物-C4-C3	120.4265	C14-C13-C18型	119.0555
氯化物-C4-C5	118.6934	C13-C14-C15型	119.7019
C3-C4-C5型	120.8799	C13-C14-H14型	114.3094
O1-C5-C4型	123.6031	C15-C14-H14型	123.8071
O1-C5-C6型	118.4295	C14-C15-C16	120.0041
C4-C5-C6	117.9635	C14-C15-H15型	123.6525
O4-C6-C1型	122.0630	C16-C15-H15型	115.4115
O4-C6-C5型	117.7539	C15-C16-C17型	121.3683
C1-C6-C5型	120.1830	C15-C16-H16型	111.4387
N2-C7-C8型	120.2731	C17-C16-H16型	127.5420
N2-C7-C12型	119.8801	C16-C17-C18型	118.9551
C8-C7-C12型	119.8427	C16-C17-H17	125.8339
C7-C8-C9	119.1221	C18-C17-H17型	115.0653
C7-C8-H8型	121.4371	N2-C18-C13型	120.1556
C9-C8-H8	120.2205	N2-C18-C17型	119.9421
C8-C9-C10型	121.2018	C13-C18-C17	119.9015
C8-C9-H9型	119.9522

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