Halogeenbinding is een niet-covalente interactie waarbij halogeenatomen als elektronenacceptoren fungeren. Het kan worden vergeleken met waterstofbinding. Het halogeenatoom X zit vast aan een elektrononttrekkende groep A en accepteert elektronendichtheid van een ander molecuul D, waarbij een complex A-X- – -D wordt gevormd.

In tegenstelling tot waterstofbruggen zijn halogeenbruggen richtingsgebonden, waarbij ze gewoonlijk hoeken van 180° vertonen. Dit wordt veroorzaakt door de anisotrope ladingsverdeling bij het halogeenatoom (zie links in het plaatje hierboven). De lagere elektronendichtheid in de richting van de A-X binding, een σ-gat genoemd, is verantwoordelijk voor het vermogen van het halogeen om op te treden als een elektronenacceptor. Fluor verschilt van de andere halogenen in die zin dat het gewoonlijk geen σ-gat heeft. Het kan echter een niet-covalente interactie vormen met elektronendonoren als de acceptorgroep voldoende elektronentrekkend is.

Om te verduidelijken of deze interacties kunnen worden gecategoriseerd als “traditionele” halogeenbindingen, hebben Kiamars Eskandari en Mina Lesani, Isfahan University of Technology, Iran, berekeningen uitgevoerd aan complexen van fluor-bevattende moleculen, zoals F2, FCN, en C2F2, met ammoniak als elektronendonor. Zij vergeleken deze complexen met analoge chloor- en broomverbindingen.

De studie toont aan dat, in tegenstelling tot andere halogenen, fluor een bolvormige ladingsverdeling heeft in A-F complexen (zie rechts in de afbeelding hierboven), en de complexen hebben F- – -N bindingsafstanden die groter zijn dan de som van de van der Waals-radii. Met behulp van QTAIM-berekeningen (Quantum Theory of Atoms in Molecules) tonen de onderzoekers aan dat de meeste fluor-stikstofinteracties elektronisch heel anders zijn dan de traditionele halogeenbindingen. Vanwege deze verschillen stelt het team voor de interacties te categoriseren als afzonderlijke “fluorbindingen” in plaats van “halogeenbindingen”.

• Doet fluor mee aan halogeenbindingen?,
  Kiamars Eskandari, Mina Lesani,
  Chem. Eur. J. 2015.
  DOI: 10.1002/chem.201405054