Квантово-химический расчет молекулы бицикло[3,1,0]гексана методом ab initio Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 577.175.522

B. А. Бабкин, Д. С. Андреев, О. В. Савченко,

C. Н. Русанова, Г. Е. Заиков

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МОЛЕКУЛЫ БИЦИКЛО [3,1,0] ГЕКСАНА

МЕТОДОМ AB INITIO

Ключевые слова: квантово-химический расчет, метод AB INITIO, бицикло[3,1,0]гексан, кислотная сила.

Впервые выполнен квантово-химический расчет молекулы бицикло[3,1,0]гексана 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 (pKa=34). Установлено, что молекула бицикло[3,1,0]гексана относится к классу очень слабых кислот (pKa>14).

Keywords: quantum chemical calculation, method AB INITIO, bicyclo[3,1,0]hexane, acid strength.

For the first time it is executed quantum chemical calculation of a molecule of bicyclo[3,1,0]hexane method AB INITIO with optimization of geometry on all parameters. The optimized geometrical and electronic structure of this connection is received. Acid force of bicyclo[3,1,0]hexane is theoretically appreciated. It is established, than it to relate to a class of very weak H-acids (pKa=+34, where pKa-universal index of acidity).

Целью настоящей работы является

квантово-химический расчет молекулы

бицикло[3,1,0]гексана [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 молекулы бицикло[3,1,0]гексана получена методом AB INITIO в базисе 6-311G** и показаны на рис.1 и в табл.1. Используя известную формулу рКа=49.04-134.6ЦтахН+[4, 5] (q^ = +0,11-

максимальный заряд на атоме водорода, рКа-универсальный показатель кислотности см. табл.1) с успехом используемая, например, в работах [6-18] находим значение кислотной силы равное рКа=34.

Рис. 1 - Геометрическое и электронное строение молекулы бицикло[3,1,0]гексана. (Е0= -610802 кДж/моль, Еэл= -1253253 кДж/моль)

Таким образом, нами впервые выполнен квантово-химический расчет молекулы

бицикло [3,1,0] гексана методом AB INITIO в базисе б-31Ш**. Получено оптимизированное

геометрическое и электронное строение этого соединения. Теоретически оценена его кислотная сила рКа=34. Установлено, что бицикло [3,1,0] гексан относится к классу очень слабых Н-кислот (рКа>14).

Таблица 1 - Оптимизированные длины связей, валентные углы и заряды на атомах молекулы бицикло [3,1,0] гексана

Длины связей R,A Валентные углы Град Атом Заряды на атомах молекулы

C(2)-C(1) 1.50 C(3)-C(2)-C(1) б0 C(1) -0.18

C(2)-C(3) 1.50 C(1)-C(3)-C(2) б0 C(2) -0.19

C(3)-C(1) 1.50 C(4)-C(3)-C(2) 108 C(3) -0.19

C(4)-C(3) 1.52 C(2)-C(1)-C(3) б0 C(4) -0.09

C(4)-C(5) 1.54 C(5)-C(4)-C(3) 105 C(5) -0.27

ОД-ОД 1.54 C(1)-C(3)-C(4) 118 C(6) -0.09

ОД-ОД 1.52 C^-CCT-CW 105 H(7) +0.11

H(7)-C(1) 1.08 ОД-ОД-ОД 105 H(8) +0.11

H(8)-C(1) 1.08 CW-C^-C^) 118 H(9) +0.11

H(9)-C(2) 1.08 ОД-ОД-ОД 108 H(10) +0.11

H(10)-C(3) 1.08 C(2)-C(1)-H(7) 117 H(11) +0.09

H(11)-C(4) 1.09 C(2)-C(1)-H(8) 120 H(12) +0.10

H(12)-C(4) 1.09 C(1)-C(2)-H(9) 118 H(13) +0.10

H(13)-C(5) 1.08 C(3)-C(2)-H(9) 121 H(14) +0.10

H(14)-C(5) 1.09 C(1)-C(3)-H(10) 118 H(15) +0.10

1.09 C(3)-C(4)-H(11) 109 H(16) +0.09

Щіб^^б) 1.09 C(5)-C(4)-H(11) 110

C(3)-C(4)-H(12) 113

C(5)-C(4)-H(12) 112

C(6)-C(5)-H(13) 112

C(6)-C(5)-H(14) 110

C(2)-C(6)-H(15) 113

C(2)-C(6)-H(16) 109

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 454-4б0.

6. В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.Е. Заиков. Квантовохимический расчет молекулы мономера катионной полимеризации гексен-1. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных

молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 71-73.

7. В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.Е. Заиков. Квантово-

химический расчет молекулы мономера катионной полимеризации гептен-1. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных

молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 73-75.

8. В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.Е. Заиков. Квантовохимический расчет молекулы мономера катионной полимеризации декен-1. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных

молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 75-77.

9. В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.Е. Заиков. Квантово-

химический расчет молекулы мономера катионной полимеризации нонен-1. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных

молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 78-80.

10. В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.Е. Заиков. Квантово-

химический расчет молекулы мономера катионной полимеризации октен-1. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных

молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 81-83.

11. В.А. Бабкин, Д. С. Андреев. Квантово-химический расчет молекулы изобутилена методом AB INITIO. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет

уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 157-158.

12. В.А. Бабкин, Д.С. Андреев. Квантово-химический

расчет молекулы 2-метилбутена-1 методом AB INITIO. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -

Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 159-1б0.

13. В. А. Бабкин, Д.С. Андреев. Квантово-химический расчет молекулы 2-метилбутена-2 методом AB INITIO. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -

Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 1б1-1б2.

14. В.А. Бабкин, Д.С. Андреев. Квантово-химический

расчет молекулы 2-метилпентена-1 методом AB INITIO. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -

Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 1б2-1б4.

15. В.А. Бабкин, Д.С. Андреев. Квантово-химический расчет молекулы 2-этилбутена-1 методом AB INITIO. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 1б4-1бб.

16. В.А. Бабкин, С.М. Шамин, Г.Е. Заиков, О.В. Стоянов, А.Ф. Яруллин. Квантово-химический расчет некоторых соединений с малыми циклами методом MNDO // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2012. - № 8. - с. 93-103.

17. В. А. Бабкин, Д. С. Андреев, Г. Е. Заиков, А. Ф. Яруллин. Квантово-химический расчёт некоторых молекул жидких кристаллов методом MNDO и AB INITIO // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2012. - № 8. - с. 103-115.

18. В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.А. Савин, Г.Е. Заиков, А.Ф. Яруллин. Квантово-химическое исследование механизма синтеза 2,2-би- (о- ацетилоксиметил)- 1 - о -ацетилбутанола // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2012. -№ 8. - с. 115-128.

© В. А. Бабкин - д-р хим. наук, проф., зам. директора по научной работе Себряковского филиала Волгоградского госуд. архитектурно- строительного ун-та; Д. С. Андреев - студ. СФ ВолгГАСУ; О. В. Савченко - канд. физ.-мат. наук, зав. каф. математических и естественно - научных дисциплин СФ ВолгГАСУ; С. Н. Русанова - канд. техн. наук, доц. каф. технологии пластических масс КНИТУ, [email protected]; Г. Е. Заиков - д-р хим. наук, проф. Института биохимической физики им. Н.М.Эммануэля.