( rρ r theo bi ể u th ứ c: ( ) N ( )
2.2.1.Sơ lược lịch sử và tầm quan trọng liên kết đihiđro
Thế giới về liên kết hiđro rất đa dạng và càng phong phú hơn khi khám phá về liên kết đihiđro. Sự khác nhau giữa chúng chỉ là bản chất của phần tử nhận proton. Ý tưởng về tương tác giữa 2 nguyên tử hiđro với điện tích trái dấu đã được sử dụng trong thời gian dài nhưng sự trình bày rõ ràng như một liên kết giữa 2 nguyên tử hiđro chỉđược đưa ra vào năm 1995 [179] và từđó liên kết đihiđro đã trở thành vấn đề quan tâm của nhiều nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm [10, 12, 35, 41, 42, 65, 66, 67, 68, 79, 98, 108, 115, 116, 126, 127, 135, 140, 143, 154, 155, 158, 159, 165,
166, 179, 183, 193, 195, 218]. Dữ liệu đầu tiên về sự tồn tại liên kết đihiđro phát hiện trong cấu trúc tinh thể đime BH3NH3 với sự tiếp xúc B-H∙∙∙H-N vào giữa những năm 1999 [108]. Tầm quan trọng của nó thể hiện rõ nhất khi so sánh 2 phân tửđồng electron CH3CH3 và BH3NH3 nhưng có thuộc tính vật lý khá khác nhau. Cụ thể, nhiệt độ nóng chảy của CH3CH3 là -1800C, trong khi của BH3NH3 là +1040C. Ngoài ra độ phân cực của BH3NH3 (μ=5,2 D) lớn hơn so với CH3CH3 (μ=1,8 D). Khái niệm liên kết đihiđro được đề nghị bởi Wessel và cộng sự [215]: “Liên kết đihiđro được hình thành giữa hai nguyên tử hiđro: một tích điện dương, đóng vai trò như hợp phần cho proton và một nguyên tử hiđro khác tích điện âm, đóng vai trò như phía nhận proton: A-H(δ+)∙∙∙(δ-)
H-M; trong đó M là một nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn H như Li, Na, K, Be, Mg, Al,…; (δ-)H có thể được xem như phần tử nhận proton không cổđiển; A là nguyên tố có độ âm điện lớn hơn H như O, N, F,…”.
Câu hỏi đặt ra rằng: điều gì làm cho liên kết này không bình thường đến nỗi nguyên tử nhận proton là một nguyên tử hiđro. Mặc dù đặc tính không bình thường của liên kết đihiđro nhưng hiện nay kiểu tương tác “proton-hydride” được công nhận như hiện tượng bình thường trong hóa học [10]. Cả lý thuyết và thực nghiệm đều tìm thấy những hợp phần M-H đóng vai trò như những phần tử nhận proton đối với những nhóm có tính axit như N-H hoặc O-H mang lại liên kết đihiđro có độ bền trung bình hoặc thậm chí khá mạnh, ảnh hưởng đáng kể đến thuộc tính vật lý của phân tử. Tương tự liên kết hiđro, liên kết đihiđro ảnh hưởng đến cấu trúc, độ chọn lọc trong dung dịch cũng như trạng thái rắn; có vai trò quan trọng trong tổng hợp siêu phân tử, quá trình xúc tác [27, 44, 45, 198] và các hiện tượng sinh học [159]. Đặc biệt, liên kết đihiđro có vai trò quan trọng trong các phản ứng trung gian của quá trình tạo khí H2 phục vụ cho công cuộc tìm kiếm nguồn nhiên liệu sạch. Vì vậy, cũng giống như liên kết hiđro chuyển dời xanh, liên kết đihiđro và đặc biệt liên kết đihiđro chuyển dời xanh đang nhận được sự quan tâm đặc biệt của các nhà hóa học.