Квантово-химический расчет молекул а ценафталена и 1,2-дигидронафталина методом ab initio Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

СТРУКТУРА ВЕЩЕСТВА И ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

УДК 547.65:544.183.25

В. А. Бабкин, Д. С. Андреев, А. А. Денисов,

А. П. Князев, О. В. Стоянов, Г. Е. Заиков

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МОЛЕКУЛ А ЦЕНАФТАЛЕНА

И 1,2-ДИГИДРОНАФТАЛИНА МЕТОДОМ AB INITIO

Ключевые слова: квантово-химический расчет, метод AB INITIO, аценафтален и 1,2-дигидронафталин, кислотная сила.

Впервые выполнен квантово-химический расчет молекул аценафталена и 1,2-дигидронафталина методом AB INITIO в базисе 6-311G** с оптимизацией геометрии по всем параметрам стандартным градиентным методом. Получено оптимизированное геометрическое и электронное строение этого соединения. Теоретически оценена его кислотная сила (рКа = 36). Установлено, что молекулы аценафталена и 1,2-дигидронафталина относится к классу очень слабых кислот (pKa>14).

Keywords: quantum chemical calculation, method AB INITIO, atsenaftalene and 1,2-dihydronaftalin, acid strength.

For the first time it is executed quantum chemical calculation the molecules of atsenaftalene and 1,2-dihydronaftalin method AB INITIO with optimization of geometry on all parameters. The optimized geometrical and electronic structure of this connection is received. Acid force of atsenaftalene and 1,2-dihydronaftalin is theoretically appreciated. It is established, than it to relate to a class of very weakH-acids (pKa=+36, where pKa-universal index of acidity).

Введение

Целью настоящей работы является квантово-химический расчет молекул аценафталена и 1,2-дигидронафталина [1] методом AB INITIO в базисе 6-311G** с оптимизацией геометрии по всем параметрам стандартным градиентным методом, встроенным в PC GAMES S [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 аценафталена и 1,2-дигидронафталина получена методом AB INITIO в базисе 6-311G** и показаны на рис.1-2 и в табл.1-2. Используя известную формулу рКа=49,04-134,61qmaxH+ [4](qmaxH+ = +0,10- максимальный заряд на атоме водорода, рКа- универсальный показатель кислотности), которая с успехом используется, например, в работах [5-9], находим значение кислотной силы равное рКа = 36.

^ tji?

Рис. 1 - Геометрическое и электронное строение молекулы аценафталена.

(Е0= -1203410 кДж/моль, Еэл= -2815139 кДж/моль)

Таким образом, нами впервые выполнен квантово-химический расчет молекул аценафталена и 1,2-дигидронафталина методом AB INITIO в

базисе 6-311G**. Получено оптимизированное геометрическое и электронное строение этого соединения. Теоретически оценена его кислотная сила рКа = 36. Установлено, что аценафтален и 1,2-дигидронафталин относятся к классу очень слабых Н-кислот ( pKa>14).

Таблица 1 - Оптимизированные длины связей, валентные углы и заряды на атомах молекулы аценафталена

Длины связей R,A Валентные углы Град

C(2)-C(1) 1,41 C(1)-C(2)-C(3) 125

C(3)-C(2) 1,38 C(9)-C(10)-C(3) 120

C(3)-C(10) 1,42 C(2)-C(3)-C(4) 116

C(4)-C(3) 1,42 C(3)-C(4)-C(5) 120

C(5)-C(4) 1,3б C(1)-C(6)-C(5) 118

C(5)-C(6) 1,43 C(2)-C(1)-C(6) 118

C(6)-C(1) 1,3б C(1)-C(2)-C(7) 110

C(7)-C(2) 1,41 C(11)-C(18)-C(7) 109

C(7)-C(18) 1,48 C(2)-C(7)-C(8) 118

C(8)-C(7) 1,3б C(7)-C(8)-C(9) 118

C(9)-C(8) 1,43 C(8)-C(9)-C(10) 123

C(10)-C(9) 1,36 C(2)-C(1)-C(11) 106

C(11)-C(1) 1,48 C(1)-C(6)-H(12) 122

H(12)-C(6) 1,08 C(4)-C(5)-H(13) 119

H(13)-C(5) 1,08 C(3)-C(4)-H(14) 120

H(14)-C(4) 1,08 C(9)-C(10)-H(15) 120

H(15)-C(10) 1,08 C(8)-C(9)-H(16) 118

H(16)-C(9) 1,08 C(7)-C(8)-H(17) 122

H(17)-C(8) 1,08 C(1)-C(11)-C(18) 109

C(18)-C(11) 1,34 C(1)-C(11)-H(19) 125

H(19)-C(11) 1,07 C(11)-C(18)-H(20) 126

H(20)-C(18) 1,07

Рис. 2 - Геометрическое и электронное строение молекулы 1,2-дигидронафталина (Е0= -1017124 кДж/моль, Еэл= -2470782 кДж/моль)

Таблица 2 - Оптимизированные длины связей, валентные углы и заряды на атомах молекулы 1,2-дигидронафталина______________________________

Длины связей R,A Валентные углы Град

C(2)-C(1) 1,53 C(1)-C(2)-C(3) 111

C(3)-C(2) 1,54 C(2)-C(3)-C(4) 110

C(4)-C(3) 1,53 C(3)-C(4)-C(5) 111

C(5)-C(4) 1,53 C(1)-C(6)-C(5) 112

C(5)-C(6) 1,53 C(2)-C(1)-C(6) 111

C(6)-C(1) 1,53 C(1)-C(2)-C(7) 113

C(7)-C(2) 1,51 C(2)-C(7)-C(8) 124

C(8)-C(7) 1,32 C(7)-C(8)-C(9) 124

C(9)-C(8) 1,51 C(3)-C(10)-C(9) 111

C(9)-C(10) 1,53 C(2)-C(3)-C(10) 110

C(10)-C(3) 1,53 C(1)-C(2)-H(11) 107

H(11)-C(2) 1,09 C(2)-C(3)-H(12) 107

H(12)-C(3) 1,09 C(3)-C(4)-H(13) 109

H(13)-C(4) 1,09 C(3)-C(4)-H(14) 110

H(14)-C(4) 1,09 C(4)-C(5)-H(15) 109

H(15)-C(5) 1,09 C(4)-C(5)-H(16) 110

H(16)-C(5) 1,09 C(1)-C(6)-H(17) 109

H(17)-C(6) 1,09 C(1)-C(6)-H(18) 110

H(18)-C(6) 1,09 C(2)-C(1)-H(19) 110

H(19)-C(1) 1,09 C(2)-C(1)-H(20) 109

H(20)-C(1) 1,09 C(2)-C(7)-H(21) 117

H(21)-C(7) 1,08 C(7)-C(8)-H(22) 119

H(22)-C(8) 1,08 C(8)-C(9)-H(23) 109

H(23)-C(9) 1,09 C(8)-C(9)-H(24) 109

H(24)-C(9) 1,09 C(3)-C(10)-H(25) 111

H(25)-C(10) 1,09 C(3)-C(10)-H(26) 109

H(26)-C(10) 1,09

Литература

1. Дж Кеннеди. Катионная полимеризация олефинов. Изд-во «Мир»- М., 1978. - 431 с.

2. M.W. Shmidt, K.K. Baldrosge, J.A. Elbert, M.S. Gordon, and anothers General Atomic and Molecular Electronic Structure Systems. J. Comput. Chem. №14. Р. 1347-1363, 1993

3. B.M. Bode and M.S. Gordon. MacMolPlt: A Graphical User Interface for GAMESS. J. Molec. Graphics. №16. Р. 133-138, 1998.

4. V.A. Babkin, R.G. Fedunov, K.S. Minsker. and anothers. Oxidation communication, 2002,№1, 25, 21-47.

5. В. А. Бабкин, Д. С. Андреев, О. В. Савченко, С. Н.

Русанова, Г. Е. Заиков. Квантово-химический расчет молекулы бицикло[3, 1, 0]гексана методом AB INITIO. Вестн. Казан. технол. ун-та. Т. 15, №13, с. 109-110, 2012

6. В. А. Бабкин, Д. С. Андреев, О. В. Савченко, С. Н.

Русанова, Г. Е. Заиков Квантово-химический расчет молекулы бицикло[4, 1, 0]гептана методом AB INITIO. Вестн. Казан. технол. ун-та. Т. 15, №13, с. 111-112, 2012

7. В. А. Бабкин, Д. С. Андреев, С. Е. Карпушова, С. Н.

Русанова, Г. Е. Заиков. Квантово-химический расчет молекулы бицикло[5, 1, 0]октана методом AB INITIO. Вестн. Казан. технол. ун-та. Т. 15, №13, с. 113-114, 2012

8. В. А. Бабкин, Д. С. Андреев, В. Ю. Дмитриев, Н. Е. Темникова, Г. Е. Заиков. Квантово-химический расчет молекулы бицикло[6, 1, 0]нонана методом AB INITIO. Вестн. Казан. технол. ун-та. Т. 15, №13, с. 115-116, 2012

9. В. А. Бабкин, Д. С. Андреев, В. Ю. Дмитриев, Л. Е. Кузнецова, Г. Е. Заиков. Квантово-химический расчет молекулы бицикло[10, 1, 0]тридекана методом AB INITIO. Вестн. Казан. технол. ун-та. Т. 15, №13, с. 117-118, 201

© В. А. Бабкин - д-р хим. наук, проф., зам. дир. по научной работе Себряковского филиала Волгоградского госуд. архитектурно- строительного ун-та; Д. С. Андреев - студ. того же ун-та; А. А. Денисов - канд. с/х наук, доц. того же ун-та; А. П. Князев - канд. геогр. наук, доц. того же ун-та; О. В. Стоянов - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии пластических масс КНИТУ, ov_stoyanov@mail.ru; Г. Е. Заиков - д-р хим. наук, проф., Институт биохимической физики РАН.