Impact of Covalent Modifications on the Hydrogen Bond Strengths in Diaminotriazine Supramolecules

Melamine (M) is a popular triamine triazine compound in the field of supramolecular materials. In this work, we have computationally investigated how substituents can be exploited to improve the binding strength of M supramolecules. Two types of covalent modifications were studied: the substitution of an H atom within an amine group −NHR, and the replacement of the whole −NH2 group (R=H, F, CH3 and COCH3). Through our dispersion-corrected density functional theory computations, we explain which covalent modification will show the best self-assembling capabilities, and why the binding energy is enhanced. Our charge density and molecular orbital analyses indicate that the best substituents are those that generate a charge accumulation on the endocyclic N atom, providing an improvement of the electrostatic attraction. At the same time the substituent assists the main N−H⋅⋅⋅N hydrogen bonds by interacting with the amino group of the other monomer. We also show how the selected group notably boosts the strength of hexameric rosettes. This research, therefore, provides molecular tools for the rational design of emerging materials based on uneven hydrogen-bonded arrangements.Fil: Petelski, Andre Nicolai. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Química Básica y Aplicada del Nordeste Argentino. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas Naturales y Agrimensura. Instituto de Química Básica y Aplicada del Nordeste Argentino; ArgentinaFil: Pamies, Silvana Carina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Resistencia. Departamento de Ingeniería Química. Laboratorio de Química Teórica y Experimental; ArgentinaFil: Márquez, María Josefina Verónica. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Resistencia. Departamento de Ingeniería Química. Laboratorio de Química Teórica y Experimental; ArgentinaFil: Sosa, Gladis Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Química Básica y Aplicada del Nordeste Argentino. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas Naturales y Agrimensura. Instituto de Química Básica y Aplicada del Nordeste Argentino; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Resistencia. Departamento de Ingeniería Química. Laboratorio de Química Teórica y Experimental; ArgentinaFil: Peruchena, Nelida Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Química Básica y Aplicada del Nordeste Argentino. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas Naturales y Agrimensura. Instituto de Química Básica y Aplicada del Nordeste Argentino; Argentin