CC BY
52
З44.18
В. А. Бабкин, С. А. Белозеров, Г. Е. Заиков,
О. В. Стоянов, С. Ю. Софьина
КВАНТО-ХИМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ НЕКОТОРЫХ МОЛЕКУЛ ПРОИЗВОДНЫХ ИНДЕНА
МЕТОДОМ MNDO
Ключевые слова: квантово-химический расчет, метод MNDO, 5-метоксиинден, 6-метоксиинден, кислотная сила.
Впервые выполнен квантово-химический расчет молекул 5-метоксииндена и 6-метоксииндена методом MNDO с оптимизацией геометрии по всем параметрам стандартным градиентным методом. Получено оптимизированное геометрическое и электронное строение их соединений. Теоретически оценена их кислотная сила (рКа = 32). Установлено, что молекулы 5-метоксииндена и 6-метоксииндена относится к классу очень слабых кислот (pKa>14).
Keywords: quantum chemical calculation, method MNDO, 5-metoxiindene, 6-metoxiindene, acid strength.
For the first time it is executed quantum chemical calculation of a molecule of 5-metoxiindene and 6-metoxiindene method MNDO with optimization of geometry on all parameters. The optimized geometrical and electronic structure of this connection is received. Acid force of 5-metoxiindene and 6-metoxiindene is theoretically appreciated. It is established, than it to relate to a class of very weak H-acids (pKa=+32, where pKa-universal index of acidity).
Целью настоящей работы является квантовохимический расчет производных индена[1] методом MNDO с оптимизацией геометрии по всем параметрам стандартным градиентным методом, встроенным в PC GAMESS[2], в приближении изолированной молекулы в газовой фазе и теоретическая оценка его кислотной силы. Для визуального представления модели молекулы использовалась известная программа MacMolPlt[3].
Результаты расчетов
Оптимизированное геометрическое и электронное строение, общая энергия и электронная энергия молекул 5-метоксииндена и 6-метоксииндена получена методом MNDO и показаны на рис.1 -2 и в табл.1-3. Используя известную формулу рКа=42.11-
147.18ртахН+[4] (^тахН+ = +0.07- максимальный заряд на атоме водорода, рКа - универсальный показатель кислотности см. табл.1) находим значение кислотной силы равное рКа = 32.
Н17
Рис. 1 - Геометрическое и электронное строение молекулы 5-метоксииндена. (Eq= -167706
кДж/моль, Еэл= 832356 кДж/моль)
Таблица 1 - Оптимизированные длины связей, валентные углы и заряды на атомах молекулы 5-метоксииндена
Длины связей R,A Валентные углы Град Атом Заряды на атомах молекулы
C(4)-H(1) 1.12 O(5)-C(4)-H(1) 107 H(1) 0.01
C(4)-H(2) 1.12 O(5)-C(4)-H(2) 113 H(2) -0.02
C(4)-H(3) 1.12 O(5)-C(4)-H(3) 113 H(3) -0.02
C(4)-O(5) 1.40 C(6)-O(5)-C(4) 119 C(4) 0.21
C(6)-O(5) 1.37 C(7)-C(6)-O(5) 120 C(5) -0.30
C(6)-C(11) 1.43 C(8)-C(7)-C(6) 120 C(6) 0.09
C(11)-H(15) 1.09 C(9)-C(8)-C(7) 119 C(7) -0.07
C(10)-C(11) 1.40 C(10)-C(9)- C(8) 120 C(8) -0.02
C(9)-C(10) 1.44 C(11)-C(10)- C(9) 121 C(9) -0.11
C(9)-C(8) 1.39 C(6)-C(11)- C(10) 118 C(10) -0.05
C(8)-H(17) 1.09 (6) ) -C (11 (7) C( C 121 C(11) -0.04
C(8)-C(7) 1.41 C(9)-C(10)- C(12) 108 C(12) -0.05
C(7)-H(16) 1.09 C(10)-C(12)- C(13) 109 C(13) -0.11
C(7)-(C6) 1.42 C(9)-C(14)- C(13) 109 C(14) 0.06
C(10)-(C12) 1.48 C(10)-C(9)- C(14) 120 H(15) 0.07
C(12)-H(18) 1.08 C(6)-C(11)- H(15) 121 H(16) 0.07
C(12)-C(13) 1.36 7) ) -C( (16 (6)- H( C 121 H(17) 0.06
C(13)-H(19) 1.08 8) ) -C( (17 (7) H( C 119 H(18) 0.07
C(13)-C(14) 1.52 C(10)-C(12)- H(18) 123 H(19) 0.07
C(14)-H(21) 1.11 C(12)-C(13)- H(19) 127 H(20) 0.03
C(14)-H(20) 1.11 C(9)-C(14)- H(20) 112 H(21) 0.03
C(14)-C(9) 1.52 C(9)-C(14)- H(21) 112
15
+0.07
41,4
1
Рис. 2 - Геометрическое и электронное строение молекулы 6 - метоксииндена.
(Ео= -167706 кДж/моль, Еэл= -832726 кДж/моль)
Таблица 2 - Оптимизированные длины связей, валентные углы и заряды на атомах молекулы 6- метоксииндена
Длины связей R,A Валентные углы Град Атом Заряды на атомах молекулы
-) ^ <N ОО 1.41 C(5)-C(6)- C(1) 119 C(1) -0.07
-) <N Q CC 1.43 - C( 2) (б)- C( О 120 C(2) 0.09
а - CO 1.37 - (2) ) C( 3) (1)- C( о 121 C(3) -0.04
-) CC 1.39 - (3) C( (4) (2)- C( о 118 C(4) -0.09
^ S CC 1.44 - (4) ) C( 5) (3)- C( о 121 C(5) -0.0б
-) 1.40 - (5) C( б) (4)- C( о 120 C(6) -0.02
*5 0 CC 1.48 - (5) C( (7) (4)- C( о 108 C(7) -0.05
C(7)- C(8) 1.3б - (7) ) C( 8) (5)- C( о 109 C(8) -0.11
-) CC 1.52 - (8) C( 9) (7)- C( о 111 C(9) 0.0б
-) 1.52 C(1)-C(2)- O(10) 119 C(11) -0.30
-) о ^ <5^ 1.40 C(2)- O(10)- C(11) 119 O(10) 0.21
H(12)- C(1) 1.12 C(2)-C(1 )-H(12) 121 H(12) 0.07
H(13)- C(3) 1.09 C(2)-C(3)- H(13) 121 H(13) 0.07
H(14)- 1.09 C(1 )-C(6)-H(14) 120 H(14) 0.06
H(15)- C(7) 1.09 C(5)-C(7)- H(15) 123 H(15) G.G7
H(16)- C(8) 1.08 - 8) ) -C( (1б (7)- H( О 127 H(16) 0.07
H(17)- C(9) 1.08 - 9) ) -C( (17 (4) H( и 112 H(17) 0.03
H(18)- C(9) 1.11 C(8)-C(9)- H(18) 112 H(18) 0.03
-) СЛ 1.11 -- ) О О К 113 H(19) -0.02
H(20)- C(11) 1.12 O(10)- C(11)- H(20) 113 H(20) -0.02
H(21)- C(11) 1.12 -- ) О О К 107 H(21) 0.01
Таблица 3 - Общая энергия (Е0), электронная энергия (Еэл), максимальный заряд на атоме водорода (ЧтахН+), универсальный показатель кислотности (рКа) производных инденов - мономеров катионной полимеризации
№ Мономер ь л о ° 2 ^ § ь л S 1 w -jl + Hx І а а W р
1 5- метоксиинден 167706 832356 +0.07 32
2 б- метоксиинден 1б770б 832726 +0.07 32
Таким образом, нами впервые выполнен квантово-химический расчет молекул 5-
метоксииндена и 6-метоксииндена методом MNDO. Получено оптимизированное геометрическое и электронное строение этих соединений. Теоретически оценена его кислотная сила рКа = 32. Установлено, что 5-метоксиинден и 6-метоксиинден относится к классу очень слабых Н-кислот (pKa>14).
Литература
1. Дж. Кеннеди. Катионная полимеризация олефинов / Дж. Кеннеди. - М., 1978.-431 с.
2. M.W.Shmidt, K.K.Baldrosge, J.A. Elbert, M.S. Gordon, J.H. Enseh, S.Koseki, N.Matsvnaga., K.A. Nguyen, S. J. SU, and anothers. J. Comput. Chem.14, 1347-1363, (1993).
3. B.M. Bode and M.S. Gordon J. Mol. Graphics Mod., 16, 1998, 133-138.
4. V.A. Babkin, R.G. Fedunov, K.S. Minsker and anothers. Oxidation communication, 2002, №1, 25, 21-47.
© В. А. Бабкин, С. А. Белозеров - сотрудники Волгоградского государственного архитектурно-строительный университета. Себряковский филиал, [email protected]; Г. Е. Заиков - д-р хим. наук, проф. Институт биохимической физики РАН; О. В. Стоянов - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии пластических масс КНИТУ, stoyanov@mаil.ru; С. Ю. Софьина - канд. техн. наук, доц. каф. технологии пластических масс КНИТУ.
1б
