CC BY
15DOI: 10.24411/2181-0761/2020-10128
КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ БУТИН-2-ДИОЛА-1,4 И ИХ ВИНИЛОВОГО ЭФИРА
Юсупова Лола Азимовна
Ташкентский химико-технологический институт Нурмонов Сувонкул Эрхонович Национальный университет Узбекистан имени Мирзо Улугбека
Эргашев Ёркин Тулкинугли
Ташкентский химико-технологический институт
Ташкент, Узбекистан
Исследован фазовый состав молекул бутин-2-диол-1,4 и его производных распределения электронной плотности и зарядов в молекулах. Кванта-химические величины соединений определены с помощью полуэмпирического методы кванта -химического РМЗ программы STAT пакета 7,0 Hyper Chem Activation.
Ключевые слова: бутин-2-диол-1,4, электронной плотности, кванта-химические, полуэмпирического методы, геометрическая структура.
БУТИН-2-ДИОЛ 1,4 ВА УНИНГ ВИНИЛ ЭФИРИНИНГ КВАНТ-КИМЁВИЙ
ХИСОБИ
Бутин-2-диол-1,4 ва унинг винил хосилалари молекулаларининг фазовий тузилиши, молекулаларда зарядларнинг ва электрон зичликнинг тацсимланиши урганилган. Бирикмаларнинг квант-кимёвий катталиклари Hyper Chem Activation 7,0 пакети STAT дастурининг квант-кимёвий РМЗ ярим эмпирик усули ёрдамида аницланган.
Калит сузлар: бутин-2-диол-1,4, электрон зичлик, квант-кимёви, ярим эмпирик усули, геометрик тузилиши.
QUANTUM -CHEMICAL CALCULATIONS OF BUTYNE-2-DIOL-1,4 AND
THEIR VINYL ETHER
The phase structure of molecules butyne-2-diol-1,4 and its derivatives of distribution of electronic density and charges in molecules is investigated.
Quantum-chemical of size of connections methods quantum - chemical РМЗ programs STAT of a package 7,0 Hyper Chem Activation are defined by means of semi empirical.
Key words: butyne-2-diol-1,4, electronic density, quantum -chemical, semi empirical, geometrical structure.
В настоящее время быстро развивается вычислительных
методов квантовой химии. В результате появилась возможность рассчитывать геометрию и оценивать стабильность
промежуточных продуктов и переходных состояний.
Экспериментальное получение таких результатов для большинства реакций связано значительных трудностей, вызванным много стадийности процессов,
синхронным протеканием
элементарных стадий и очень малым временем жизни
промежуточных продуктов. Бурное
развитие вычислительных методов квантовой химии и появление мощных моделей компьютерных средств позволяет рассчитывать многие характеристики сложных органических соединений. Точность и достоверность этих расчетов получается вполне
удовлетворительной. Поэтому
квантово-химические и
молекулярно-динамические расчеты в настоящее время используются в качестве одного из физико-химических методов
исследования для получения данных, необходимых для установления направления
некоторые закономерности и механизмов образования
органических соединений [1,2].
Квантовая химия в принципе позволяют дать объяснение любит экспериментальным данным о реакционной способности
органических соединений и предсказать возможные пути протекании реакций. В основе современной квантовой химии лежит уравнение Шредингира для стационарных состояний. Он обычно решается в адиабатическом процессе для стационарных состояний [3, 4].
Результатом применения
методов квантовой химии является информация о плотностях электронных состояний,
распределении электронной
плотности, потенциальных
поверхностях реакций и расчеты различных спектроскопических величин. В настоящее время методы квантовой химии являются более дешевыми, доступными и универсальными методами
исследовании электронной
структуры молекул [5,6]. Правда, необходимо понимать, что тем не
менее, невозможно совсем отказаться от дорогостоящих экспериментальных методов
исследования вещества.
Активность молекулы в каких-либо реакциях, в основном зависит от ее структуры и энергетических характеристик. Предсказание
реакционной способности
органических молекул является весьма трудной и актуальной задачей. С развитием квантово-химических методов расчетов химики приобрели, возможность планирования экспериментальных исследований и проведения направленного синтеза целевых продуктов.
В данной работе были исследованы геометрическая
структуры, распределение зарядов и электронной плотности ацетилена, метаналь, бутин-2-диола-1,4 и его моно и дивинилового эфира, бензене-1,3-диол, 3,6-
диметилоктин-4-диола-3,6 и его моно- (ди) виниловых эфиров широко распространенной
программой Hyper Chem
полуэмпирическим квантово-
химическим методом РМЗ.
В качестве примера приводим результаты изучения геометрии и электронного строения молекул бутин-2-диола-1,4, бутиндиола-1,4, бензене-1,3-диол и его моно-и дивиниловых эфиров.
На рис. 1 приведена геометрическая структура бутин-2-диола-1,4. Наблюдается, что в ней С1 и С4 имеют sp3 гибридизацию в тетраэдрическом положении, С2 и С3 имеют линейную структуру в положении sp-гибридизации. За счет этого углеродной цеп молекулы образуют линейную структуры.
Рис. 1. Геометрическая
На рис. 2. приведены зарядов в молекуле бутин-2-диола-1,4.
Показано, что оби гидроксильную группу имеет одинаковую положению, а также водороды гидроксильной группы имеет одинаковой заряд (+0,184). Эта также показано при расчете распределении электронной
плотности молекула бутин-2-диола-1,4 (рис. 3.).
Сопоставление значений
электронных зарядов выбранных молекул показало, что наибольшее количество отрицательного заряда в молекуле бутин-2-диола-1,4 сконцентрировано на атоме кислорода. Вероятнее всего из-за этого атом кислорода является реакционным центром, по которому идёт реакция каталитического винилирования
ацетиленом в присутствии высокоосновной системы КОН-ДМСО.
Исследовании геометрическая структура моновинилового эфира бутин-2-диола-1,4 (Рис.4.) показало винильная группа имеет плоскую структура, гибридизации углеродов Бр2. Молекула имеет более развернутий углеродной цепи. Расприделении электронной
плотности и зарядов в молекуле моновинилового эфира бутин-2-диола-1,4 (Рис. 5.) показывает изменении зарядов атома водорода гидроксильной группы (+0,186) при
структура бутин-2-диола-1,4
образовании моновинилового
эфира. Можно сказать, что водорода гидроксильной группы диола, активнее чем спирта, т.е. винилированием одного
гидроксильного группы приводит пассивации второго. Процесс образования дивинилового эфира протекает через образованием моновинилового. Лимитирующий стадии процесса является винилирования второго
гидроксильной группы. По этому селективность каталитических систем не высокая и всегда синтезируются смесь моно-и дивиниловых эфиров изученного диола.
Исследовано молекулярно-динамическое характеристики
дивинилового эфира бутин-2-диола-1,4 (Рис. 6.). Наблюдается что образованием дивинилового эфира заряд углеродов в цепи бутин-2-диола-1,4. В последнего атомы углерода С1, С2, Сз и С4, имеет заряд соответственно 0,223; -0,165; -0,165 и 0,223. Сообразованием дивинилового эфира эти значения меняется и соответственно составляет 0,206; -0,163; -0,163 и 0,206. Можно предположить что характер тройной связи бутин-2-диола-1,4 и его дивинилового эфира почти одинаковой (не учитывая сферические факторы).
Рис. 2. Распределение зарядов в молекуле бутин-2-диола-1,4
Рис. 3. Распределение электронной плотности по атомам в молекуле бутин-2-диола-1,4
Рис. 4. Геометрическая структура
Рис. 5. Распределение
моновинилового эфира бутин-2-диола- электронной плотности по 1,4 (винилокси-бутин-2-ол-1)
атомам
в
молекуле моновинилового эфира бутин-2-диола-1,4
а)
б)
в)
Рис. 6. Геометрическая структура (а), распределение за рядов (б) и электронной плотности (в) дивинилового эфира бутин-2-диола-1,4
Исследования геометрическая структура, распределения зарядов и электронной плотности по атомам в молекуле 3,6-диметилоктин-4-диола-3,6 (рис. 7.) показало, что данная молекула имеет симметрию, наибольшее количество
отрицательного заряда и электронной плотности
сконцентрировано в атомах кислорода. Причем оба атома кислорода имеют одинаковую активность в реакции щелочного винилирования ацетиленом.
б)
дипольный момент, заряд атома кислорода).
Таким образом, на основании результатов исследования
„;;,.„;;.:::."' структуры, распределения зарядов, элвКтронной плотности и Рис. 7. Геометрическая структура (ане ргвтичвских характеристик распределение зарядов (б) выбранных молекул
и электронной плотности (в) полуэмпиричвским квантово-
в молекуле 3,6-диметилокгин-4-дю<ммиЗВЁ ким методом выявлены
реакционные центры используемых Нами также проведена молекул, которые в свою очередь квантово-химические расчеты использованы для предположения
(общая энергия, энергия реакционной центры
образования, теплота образования, исследованных молекулы, а также энергия электрона, энергия ядра, для подтверждения
экспериментальных данных.
Литература:
1. Hedberg K., Hedberg L., Bethune D.S., Brown C.A., Dorn H.C., Science - 1991. -Р. 254-410.
2. Gioslowski J. Electronic structure calculations on Fullerenes and Their Derivatives. New York: Oxford Univ. Press 1995.
3. Степанов Н.Ф. Квантовая механика и квантовая химия. - М. 2001. - С. 128-139.
4. Haeser M., Almloet J., Scuseria G.E., Chem. Phys. Lett. 1991.181. - Р. 497.
5. L. Yusupova1 , S. Nurmanov2, A. Umrzoqov1, B. Yakubov1 , F. Rakhmatov1. Quantum-chemical calculations and mathematical modelation of synthesis of acetylenical diols // Proceedings of the international conference on integrated innovative development of zarafshan region: achievements, challenges and prospects, Navoi, Uzbekistan 27-28 november, 2019, - pp. 331-337.
6. Л.А. Юсупова, О.Б. Халимова Винилирование бутин-2-диола-1,4 с использованием трехкомпонентной системы CsF-КОН-ДМСО // «Инновации в нефтегазовое промышленности, современная энергетика и их актуальные проблемы» Международная онлайн конференция Ташкент, 26 мая, 2020, - С. 698-699.
