CC BY
7
№ 10 (91)
А |
7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
октябрь, 2021 г.
КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ
ТРИМЕТИЛОЛТИОМОЧЕВИНЫ
Аскаров Ибрагим Рахманович
д-р. хим. наук, профессор, кафедра химии Андижанский Государственный Университет, Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: [email protected]
Исаков Хаетилла
д-р. хим. наук, профессор, кафедра химии Андижанский Государственный Университет, Республика Узбекистан, г. Андижан
Мухаматдин Хомидович Мамарахмонов
PhD, доцент, кафедра химии Андижанский Государственный Университет, Республика Узбекистан, г. Андижан
E-mail: [email protected]
Тураханов Шохрух
соискатель, кафедра химии Андижанский Государственный Университет, Республика Узбекистан, г. Андижан
Абдурахимова Нодира Хаятуллаевна
соискатель, кафедра химии, Андижанский Государственный Университет, Республика Узбекистан, г. Андижан
Махмудов Равшан Умарович
ст. науч. сотр., зам. генирального директора ТОО научно-производственное объединение “АнаЖер ”, Республика Казахстан, г. Алма-Ата
Есеркеева Назгуль Нуркасымовна
мл. науч. сотр. лаборатории неорг. синт. и материалов АО “Институт химических наук им. Бектурова”, Республика Казахстан, г. Алма-Ата
Усмонов Султан
д-р .техн. наук, проф., зав. лабораторией. неор. синт. и материалов, АО “Институт химических наук им. Бектурова”, Республика Казахстан, г. Алма-Ата
QUANTUM-CHEMICAL STUDIES OF THE ELECTRONIC STRUCTURE TRIMEHYLOLTHIOUREA
Ibragim Askarov
Doctor of Science, professor, department chemistry,
Andijan State University Republic of Uzbekistan, Andijan
Khayatilla Isakov
Doctor of Science, prof. Department chemistry, Andijan State University Republic of Uzbekistan, Andijan
Библиографическое описание: КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ ТРИМЕТИЛОЛТИОМОЧЕВИНЫ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Аскаров И.Р. [и др.]. 2021. 10(91). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12458
№ 10 (91)
А |
7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
октябрь, 2021 г.
Mukhamatdin Mamarakhmonov
PhD, Associate professor, department chemistry, Andijan State University Republic of Uzbekistan, Andijan
Sakhrukh Turakhanov
Researcher, department chemistry, Andijan State University Republic of Uzbekistan, Andijan
Nodira Abdurakhimova
Researcher, department chemistry, Andijan State University,
Republic of Uzbekistan, Andijan
Ravshan Makhmudov
Senior scientific researcher, Deputy General director of ILP Scientific and Production Association "AnaZher Republic of Kazakhstan, Alma-Ata
Nazgul Eserkeeva
Junior scientific researcher, the Lab. of Inorg. Synth. & Materials,
Bekturov Institute of chem. Science, Republic of Kazakhstan, Alma-Ata
Sultan Usmanov
DSc, professor,
Head of the Lab. of Inorg. Synth. & Materials, Bekturov Institute of chem. Science, Republic of Kazakhstan, Alma-Ata
АННОТАЦИЯ
Электронное строение синтезированного нами триметилолтиомочвины было изучо современным квантовохимическим методом DFT/B3LYP. Полученные результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными.
ABSTRACT
The electronic structure of the trimethylolthiourea synthesized by us was studied by the modem quantum-chemical method DFT / B3LYP. The results obtained are in good agreement with experimental data.
Ключевые слова: синтез, тиомочевина, формальдегид, квантово-химический расчет, электронная структура. Keywords: synthesis, thiourea, formaldehyde, quantum-chemical calculation, electronic structure.
Известно, что в молекуле тиомочевины все атомы водорода аминогрупп очень реакционноспособны в отношении электрофильных реагентов, например, с формальдегидом [1]. А также они могут легко замещаться на другие электрофильные частицы. При этом продукты реакций всегда зависят от молярных концентраций реагирующих систем.
Эксперименталная часть
Синтез триметилолтиомочевины. В колбе оборудованной магнитной мешалкой, растворяли 228 г (3 моль) тиомочевины (Мт) в 228 мл воды. Водный раствор нагревали до 40 оС до полного растворения Мт. В другую колбу положили 243,35 мл 34 % ного формалина, 10 % ный раствор аммиака
медленно добавляли до показателя рН 8,3. Оба раствора объединили в 3-горлую колбу, оборудованную магнитной мешалкой. При выдержке смеси при 10 °С в течение 4 часа выпадал белый осадок. Затем раствор встряхивали и выливали в кристаллизатор. Через 1 день был выделен белый осадок (Выход продукта 89,2%).
Продолжая систематические исследования, в настоящей статье нами изучен продукт реакции синтеза триметилолтиомочевины. Реакция проведена по методике, описанной в литературе [2]. Для точного установления геометрии, а также электронной структуры проведен квантово-химический расчет продукта. При этом все геометрические параметры молекулы подвергалась полной оптимизации. Данная реакция проходит согласно схеме ниже:
40
№ 10 (91)
А |
7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
октябрь, 2021 г.
1 / 2 = 1:3
H2N-C-NH2+ CH2O->
S
12
H
\ ^н
но-с
\
N—
но-а I н
H
H
I
C-N-
11
S
3
H
I
с-он
I
H
Рисунок 1. Схема синтеза триметилолтиомочевины
Квантово-химические расчеты электронного строения проведены по программе Gaussian98 [3], по методу функционала плотности DFT B3LYP с базисным набором 3-21G, который удачно применен
нами ранее [4-6]. Длина межатомных связей и валентные углы в соответствующих группах одинаковы. Условная нумерация атомов и оптимизированная структура продукта представлена на рис. 2.
8OH
H2C7
2 V N-
/
H2C9
.0OH
1
C
S
2
6 OH
5CH2
3/
N
\
H
Рисунок 2. Нумерация атомов и электронная структура продукта
Таблица 1.
Заряды (q), длина связей (d) и валентные углы (ф) молекулы
№ Атом Заряд атома, q, e Связь Длина связи, d, А, Валентный угол Ф, град
1 C1 0,018 C1=S2 1,566 N3-C1-N4 119,861
2 S2 0,135 C1-N3 1,470 N3-C1-S2 119,900
3 N3 -0,347 C1-N4 1,470 N4-C1-S2 120,240
4 N4 -0,245 N3-H 1,002 C1-N3-C5 109,537
5 C5 0,017 N3-C5 1,470 N3-C5-O6 109,471
6 O6 -0,288 C5-H 1,070 C1-N4-C7 109,477
7 C7 0,018 C5-O6 1,430 N4-C7-O8 109,472
8 O8 -0,288 O6-H 0,960
9 C9 0,017 N4-C7 1,470
10 O10 -0,287 C7-H 1,071
11 C7-O8 0,430
12 O8-H 0,962
По данным таблицы и рис. 2, электронные заряды на всех атомах кислорода гидроксильных групп почти одинаковы (q~-288e), нежели различаются между собой только на Aq=±0,00te. При этом максимальный отрицательный электронный заряд в молекуле несет атом N3 ^=-0,347е). Потому на дальнейших
химических превращениях, согласно зарядовому контролю реакций, именно последний среди конкурирующих атомов является возможным центром электрофильной атаки.
41
№ 10 (91)
А |
7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
октябрь, 2021 г.
Список литературы:
1. Азизов Т., Исаков Х., Брусков В. Квантово-химическое исследование строения и электронной структуры некоторых метиленовых производных тиокарбомида. // Узб. Хим. журн. -1996.- №5-6. - С. 7-11.
2. Набиев М.Н., Беглов Б.М., Садыков К.Г., Усманов С. Мочевино-фармальдегидние удобрения. -Т.: Фан, 1991. -240 с.
3. M.J.F. Frisch and etc. / Gaussian 98. Revision A.5, Gaussian Inc.- Pittsburg (PA), 1998.
4. Аскаров И.Р., Киргизов Ш.М., Мамарахмонов М.Х., Алимбоев С.А. Синтез и квантово-химическое изучение реакции ацетилферроцена с изомерами аминобензойной кислоты. // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. № 1(67). Стр 42-44.
5. Мамарахмонов М.Х., Беленький Л.И., Джураев А.М., Чувылкин Н.Д., Аскаров И.Р.. Квантово-химическое изучение производных ферроцена. Сообщение 1. Реакции арилирования с аминобензойными кислотами // Изв. АН. Сер. хим. - 2017. - № 4. С. 721-723.
6. Мамарахмонов М.Х., Беленький Л.И., Чувылкин Н.Д., Аскаров И.Р. Квантово-химическое изучение производных ферроцена. Сообщение 2. Реакции арилирования с аминофенолами // Изв. АН. Сер. хим. - 2017. -№ 4. С. 724-726.
42
