Gaseous dibenzo-7-phosphanorbornadiene P-sulfide anions APS− (A=C14H10 or anthracene) were generated via electrospray ionization, and characterized by magnetic-bottle photoelectron spectroscopy, velocity-map imaging (VMI) photoelectron spectroscopy, and quantum chemical calculations. The electron affinity (EA) and spin-orbit (SO) splitting of the APS• radical are determined from the photoelectron spectra and Franck-Condon factor simulations to be EA=(2.62±0.05) eV and SO splitting=(43±7) meV. VMI photoelectron images show strong and sharp peaks near the detachment threshold with an identical electron kinetic energy (eKE) of 17.9 meV at three different detachment wavelengths, which are therefore assigned to autodetachment from dipole-bound anion states. The B3LYP/6-31++G(d,p) calculations indicate APS• has a dipole moment of 3.31 Debye, large enough to support a dipole-bound electron.
References
[1]
I.
Krummenacher
and C. C.
Cummins
, Polyhedron
32
, 10
(2012
).[2]
F. F.
Puschmann
, D.
Stein
, D.
Heift
, C.
Hendriksen
, Z. A.
Gal
, H. F.
Grützmacher
, and H.
Grtzmacher
, Angew. Chem. Int. Ed.
50
, 8420
(2011
).[3]
A. R.
Jupp
and J. M.
Goicoechea
, Angew. Chem. Int. Ed.
52
, 10064
(2013
).[4]
A. M.
Tondreau
, Z.
Benkő
, J. R.
Harmer
, and H.
Grützmacher
, Chem. Sci.
5
, 1545
(2014
).[5]
D.
Heift
, Z.
Benkő
, H.
Grützmacher
, A. R.
Jupp
, and J. M.
Goicoechea
, Chem. Sci.
6
, 4017
(2015
).[6]
A. R.
Jupp
and J. M.
Goicoechea
, J. Am. Chem. Soc.
135
, 19131
(2013
).[7]
A. R.
Jupp
, G.
Trott
, É.
Payen de la Garanderie
, J. D.
Holl
, D.
Carmichael
, and J. M.
Goicoechea
, Chem. Eur. J.
21
, 8015
(2015
).[8]
A.
Hinz
, R.
Labbow
, C.
Rennick
, A.
Schulz
, and J. M.
Goicoechea
, Angew. Chem. Int. Ed.
56
, 3911
(2017
).[9]
D.
Heift
, Z.
Benkő
, and H.
Grützmacher
, Chem. Eur. J.
20
, 11326
(2014
).[10]
D.
Heift
, Z.
Benkő
, and H.
Grützmacher
, Dalton Trans.
43
, 831
(2014
).[11]
X.
Chen
, S.
Alidori
, F. F.
Puschmann
, G.
Santiso-Quinones
, Z.
Benkő
, Z.
Li
, G.
Becker
, H. F.
Grützmacher
, and H.
Grützmacher
, Angew. Chem. Int. Ed.
53
, 1641
(2014
).[12]
T. P.
Robinson
and J. M.
Goicoechea
, Chem. Eur. J.
21
, 5727
(2015
).[13]
K.
Nakajima
, W.
Liang
, and Y.
Nishibayashi
, Org. Lett.
18
, 5006
(2016
).[14]
Christian
Hering-Junghans
and Eric
Rivard
, Angew. Chem. Int. Ed.
54
, 10077
(2015
).[15]
A.
Velian
and C. C.
Cummins
, Science
348
, 1001
(2015
).[16]
A.
Velian
and C. C.
Cummins
, J. Am. Chem. Soc.
134
, 13978
(2012
).[17]
A.
Velian
, M.
Nava
, M.
Temprado
, Y.
Zhou
, R. W.
Field
, and C. C.
Cummins
, J. Am. Chem. Soc.
136
, 13586
(2014
).[18]
A.
Velian
, W. J.
Transue
, and C. C.
Cummins
, Organometallics
34
, 4644
(2015
).[19]
W. J.
Transue
, A.
Velian
, M.
Nava
, M. A.
Martin-Drumel
, C. C.
Womack
, J.
Jiang
, G. L.
Hou
, X. B.
Wang
, M. C.
McCarthy
, and R. W.
Field
, J. Am. Chem. Soc.
138
, 6731
(2016
).[20]
W. J.
Transue
, A.
Velian
, M.
Nava
, C.
García-Iriepa
, M.
Temprado
, and C. C.
Cummins
, J. Am. Chem. Soc.
139
, 10822
(2017
).[21]
G. L.
Hou
, B.
Chen
, W. J.
Transue
, D. A.
Hrovat
, C. C.
Cummins
, W. T.
Borden
, and X. B.
Wang
, J. Phys. Chem. A
120
, 6228
(2016
).[22]
G. L.
Hou
, B.
Chen
, W. J.
Transue
, D. A.
Hrovat
, C. C.
Cummins
, W. T.
Borden
, and X. B.
Wang
, Chem. Sci.
7
, 4667
(2016
).[23]
C.
Visscher
, K.
Lodders
, and B.
Fegley
Jr., Astrophys. J.
648
, 1181
(2006
).[24]
S. B.
Yaghlane
, J. S.
Francisco
, and M.
Hochlaf
, J. Chem. Phys.
136
, 244309
(2012
).[25]
K.
Dressler
and E.
Miescher
, Proc. Phys. Soc. Sect. A
68
, 542
(1955
).[26]
N.
Narasimham
and T.
Subramanian
, J. Mol. Spectrosc.
29
, 294
(1969
).[27]
Z.
Mielke
, G. D.
Brabson
, and L.
Andrews
, J. Phys. Chem.
95
, 75
(1991
).[28]
C.
Xu
, E.
de Beer
, and D. M.
Neumark
, J. Chem. Phys.
104
, 2749
(1996
).[29]
X. B.
Wang
and L. S.
Wang
, Rev. Sci. Instrum.
79
, 073108
(2008
).[30]
G. L.
Hou
, B.
Chen
, W. J.
Transue
, Z.
Yang
, H. R.
Grützmacher
, M.
Driess
, C. C.
Cummins
, W. T.
Borden
, and X. B.
Wang
, J. Am. Chem. Soc.
139
, 8922
(2017
).[31]
D.
Hanstorp
and M.
Gustafsson
, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys.
25
, 1773
(1992
).[32]
X. B.
Wang
and L. S.
Wang
, J. Chem. Phys.
111
, 4497
(1999
).[33]
B.
Dick
, Phys. Chem. Chem. Phys.
16
, 570
(2014
).[34]
J. B.
Kim
, T. I.
Yacovitch
, C.
Hock
, and D. M.
Neumark
, Phys. Chem. Chem. Phys.
13
, 17378
(2011
).[35]
C.
Blondel
, P.
Cacciani
, C.
Delsart
, and R.
Trainham
, Phys. Rev. A
40
, 3698
(1989
).[36]
A. D.
Becke
, Phys. Rev. A
38
, 3098
(1988
).[37]
[38]
G.
Petersson
and M. A.
Al-Laham
, J. Chem. Phys.
94
, 6081
(1991
).[39]
J. D.
Chai
and M.
Head-Gordon
, Phys. Chem. Chem. Phys.
10
, 6615
(2008
).[40]
M. J.
Frisch
, G. W.
Trucks
, H. B.
Schlegel
, G. E.
Scuseria
, M. A.
Robb
, J. R.
Cheeseman
, G.
Scalmani
, V.
Barone
, B.
Mennucci
, G. A.
Petersson
, H.
Nakatsuji
, M.
Caricato
, X.
Li
, H. P.
Hratchian
, A. F.
Izmaylov
, J.
Bloino
, G.
Zheng
, J. L.
Sonnenberg
, M.
Hada
, M.
Ehara
, K.
Toyota
, R.
Fukuda
, J.
Hasegawa
, M.
Ishida
, T.
Nakajima
, Y.
Honda
, O.
Kitao
, H.
Nakai
, T.
Vreven
, J. A.
Montgomery
, J. E.
Peralta
, F.
Ogliaro
, M.
Bearpark
, J. J.
Heyd
, E.
Brothers
, K. N.
Kudin
, V. N.
Staroverov
, R.
Kobayashi
, J.
Normand
, K.
Raghavachari
, A.
Rendell
, J. C.
Burant
, S. S.
Iyengar
, J.
Tomasi
, M.
Cossi
, N.
Rega
, J. M.
Millam
, M.
Klene
, J. E.
Knox
, J. B.
Cross
, V.
Bakken
, C.
Adamo
, J.
Jaramillo
, R.
Gomperts
, R. E.
Stratmann
, O.
Yazyev
, A. J.
Austin
, R.
Cammi
, C.
Pomelli
, J. W.
Ochterski
, R. L.
Martin
, K.
Morokuma
, V. G.
Zakrzewski
, G. A.
Voth
, P.
Salvador
, J. J.
Dannenberg
, S.
Dapprich
, A. D.
Daniels
, Farkas
, J. B.
Foresman
, J. V.
Ortiz
, J.
Cioslowski
, and D. J.
Fox
, Gaussian 09, Revision A02
, Wallingford, CT
: Gaussian Inc
., (2009
)[41]
V. A.
Mozhayskiy
and A. I.
Krylov
, ezSpectrum, version 3.0
, Los Angeles
: University of Southern California
. http://iopenshell.usc.edu/downloads.[42]
M.
Valiev
, E. J.
Bylaska
, N.
Govind
, K.
Kowalski
, T. P.
Straatsma
, H. J.
Van Dam
, D.
Wang
, J.
Nieplocha
, E.
Apra
, and T. L.
Windus
, Comput. Phys. Commun.
181
, 1477
(2010
).[43]
T. H.
Dunning
Jr., J. Chem. Phys.
90
, 1007
(1989
).[44]
D. E.
Woon
and T. H.
Dunning
Jr., J. Chem. Phys.
98
, 1358
(1993
).[45]
B.
Finney
, A. O.
Mitrushchenkov
, J. S.
Francisco
, and K. A.
Peterson
, J. Chem. Phys.
145
, 224303
(2016
).[46]
O. H.
Crawford
, Mol. Phys.
20
, 585
(1971
).[47]
C.
Desfrançois
, H.
Abdoul-Carime
, and J. P.
Schermann
, Int. J. Mod. Phys. B
10
, 1339
(1996
).[48]
J. H.
Hendricks
, H. L.
de Clercq
, S. A.
Lyapustina
, and K. H.
Bowen
Jr., J. Chem. Phys.
107
, 2962
(1997
).[49]
A.
Buytendyk
, A.
Buonaugurio
, S. J.
Xu
, J.
Nilles
, K.
Bowen
, N.
Kirnosov
, and L.
Adamowicz
, J. Chem. Phys.
145
, 024301
(2016
).[50]
J.
Simons
, J. Am. Chem. Soc.
103
, 3971
(1981
).[51]
H. T.
Liu
, C. G.
Ning
, D. L.
Huang
, P. D.
Dau
, and L. S.
Wang
, Angew. Chem. Int. Ed.
125
, 9146
(2013
).
This content is only available via PDF.
© 2018 Chinese Physical Society.
2018
Chinese Physical Society
You do not currently have access to this content.