УДК 577.175.522
В. А. Бабкин, Д. В. Сивоволов, А. Ф. Яруллин, Г. Е. Заиков КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МОЛЕКУЛЫ 1,1-ДИХЛОР-2,2,3-ТРИМЕТИЛЦИКЛОПРОПАНА МЕТОДОМ MNDO
Ключевые слова: квантово-химический расчет, метод MNDO, 1,1-дихлор-2,2,3-триметилциклопропан, кислотная сила.
Впервые выполнен квантово-химический расчет молекулы 1.1-дихлор-2,2,3-триметилциклопропана методом MNDO с оптимизацией геометрии по всем параметрам стандартным градиентным методом. Получено оптимизированное геометрическое и электронное строение этого соединения. Теоретически оценена его кислотная сила (рКа = 33). Установлено, что молекула 1,1-дихлор-2,2,3-триметилциклопропана относится к классу очень слабых кислот (pKa>14).
Keywords: quantum chemical calculation, method MNDO, 1,1-dihlor-2,2,3-trimethylcyclopropane, acid strength.
For the first time it is executed quantum chemical calculation of a molecule of 1,1-dihlor-2,2,3-trimethylcyclopropane method MNDO with optimization of geometry on all parameters. The optimized geometrical and electronic structure of this connection is received. Acid force of 1,1-dihlor-2,2,3-trimethylcyclopropane is theoretically appreciated. It is established, than it to relate to a class of very weak H-acids (pKa=+33, where pKa-universal index of acidity).
Целью настоящей работы является квантовохимический расчет молекулы 1,1-дихлор-2,2,3-триметилциклопропана [1] методом ММЭО с оптимизацией геометрии по всем параметрам стандартным градиентным методом, встроенным в РС вЛ-МБ88[2], в приближении изолированной молекулы в газовой фазе и теоретическая оценка его кислотной силы. Для визуального представления модели молекулы использовалась известная программа МасМо1РЩ3].
Результаты расчетов
Оптимизированное геометрическое и электронное строение, общая энергия и электронная энергия молекулы 1, 1 -дихлор-2,2,3-триметилциклопропана
получена методом ММЭО и показаны на рис.1 и в табл.1. Используя известную формулу рКа=42.11-
147.^^^, 5](^шахН+ = + 006-
максимальный заряд на атоме водорода, рКа- универсальный показатель кислотности см. табл.1) с успехом используемая, например, в работах [6-15] находим значение кислотной силы равное рКа = 33. Таким образом, нами впервые выполнен квантовохимический расчет молекулы 1,1-дихлор-2,2,3-триметилциклопропана методом ММЭО. Получено оптимизированное геометрическое и электронное строение этого соединения. Теоретически оценена его кислотная сила рКа = 33. Установлено, что 1,1-дихлор-2,2,3-триметилциклопропан относится к классу очень слабых Н-кислот (рКа>14).
Рис. 1. Геометрическое и электронное строение молекулы 1,1-дихлор-2,2,3 триметилциклопропа-
на (Е0= -534414,8224/моль, Еэл= -
141025,7799кДж/моль)
Таблица 1 - Оптимизированные длины связей, валентные углы и заряды на атомах молекулы
Длины связей R,A Валентные углы Град Атом Заряды на атомах молекулы
C(2)-C(1) 1.53 C(1)-C(2)-C(3) 241 C(1) -0.06
C(3)-C(2) 1.55 C(2)-C(3)-C(4) 120 C(2) +0.08
C(4)-C(3) 1.53 C(2)-C(3)-C(5) 120 C(3) -0.11
C(5)-C(3) 1.53 C(1)-C(2)-CL(6) 119 C(4) +0.07
CL(6)-C(2) 1.77 C(1)-C(2)-CL(7) 122 C(5) +0.07
CL(7)-C(2) 1.77 C(2)-C(1)-C(8) 126 CL(6) -0.11
C(8)-C(1) 1.51 C(2)-C(1)-H(9) 115 CL(7) -0.11
H(9)-C(1) 1.11 C(3)-C(5)-H(10) 114 C(8) +0.06
H(10)-C(5) 1.11 C(3)-C(5)-H(11) 110 H(9) +0.06
H(11)-C(5) 1.11 C(3)-C(5)-H(12) 111 H(10) +0.01
H(12)-C(5) 1.11 C(3)-C(4)-H(13) 113 H(11) 0.00
H(13)-C(4) 1.11 C(3)-C(4)-H(14) 110 H(12) +0.01
H(14)-C(4) 1.11 C(3)-C(4)-H(15) 111 H(13) +0.01
H(15)-C(4) 1.11 C(1)-C(8)-H(16) 110 H(14) 0.00
H(16)-C(8) 1.11 C(1)-C(8)-H(17) 110 H(15) +0.01
H(17)-C(8) 1.11 C(1)-C(8)-H(18) 114 H(16) +0.01
H(18)-C(8) 1.11 H(17) 0.00
H(18) +0.01
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.
5. V.A. Babkin and others/ Oxidation communication, 21, №4, 1998, pp 454-460.
6. В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.Е. Заиков. Квантовохимический расчет молекулы мономера катионной полимеризации гексен-1 методом MNDO. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 93-95.
7. В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.Е. Заиков. Квантовохимический расчет молекулы мономера катионной полимеризации гептен-1 методом MNDO. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 95-97.
8. В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.Е. Заиков. Квантовохимический расчет молекулы мономера катионной полимеризации декен-1 методом MNDO. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 97-99.
9. В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.Е. Заиков. Квантовохимический расчет молекулы мономера катионной полимеризации нонен-1 методом MNDO. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникаль-
ных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 99-102.
10. В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.Е. Заиков. Квантовохимический расчет молекулы мономера катионной полимеризации октен-1 методом МЫБО. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г.,с 103-104.
11. В.А. Бабкин, Д.С. Андреев. Квантово-химический расчет молекулы изобутилена методом МЫБО. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 176-177.
12. В.А. Бабкин, Д.С. Андреев. Квантово-химический расчет молекулы 2-метилбутена-1 методом МЫБО. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 177-179.
13. В.А. Бабкин, Д.С. Андреев. Квантово-химический
расчет молекулы 2-метилбутена-2 методом М№ЭО.
сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 179-180.
14. В.А. Бабкин, Д.С. Андреев. Квантово-химический
расчет молекулы 2-метилпентена-1 методом М№ЭО. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 181-182.
15. В.А. Бабкин, Д.С. Андреев. Квантово-химический
расчет молекулы 2-этилбутена-1 методом М№ЭО. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 183-185.
© В. А. Бабкин - д-р хим. наук, проф., нач. науч. отдела Себряковского филиала Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета, [email protected]; , Д. В. Сивоволов - студ. Себряковского филиала Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета; А. Ф. Яруллин - ассс. каф. технологии полимерных материалов КНИТУ; Г. Е. Заиков - д-р хим. наук, проф. Института биохимической физики РАН, [email protected].