Квантово-химический расчет молекулы d-лимонена методом MNDO Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 577.175.522

В. А. Бабкин, А. С. Серебрякова, Г. Е. Заиков,

А. Ф. Яруллин

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МОЛЕКУЛЫ D-ЛИМОНЕНА МЕТОДОМ MNDO

Ключевые слова: квантово-химический расчет, метод MNDO, d-лимонен, кислотная сила.

Впервые выполнен квантово-химический расчет молекулы d-лимонена 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 = 35). Установлено, что молекула d-лимонена относится к классу очень слабых кислот (pKa>14).

Keywords: quantum chemical calculation, method MNDO, d-limonen, acid strength.

For the first time it is executed quantum chemical calculation of a molecule of d-limonen method MNDO with optimization of geometry on all parameters. The optimized geometrical and electronic structure of this connection is

received. Acidforce of d-limonen is theoretically appreciated.

H-acids (pKa=+35, where pKa-universal index of acidity).

Целью настоящей работы является квантовохимический расчет молекулы ё-лимонена[1] методом MNDO с оптимизацией геометрии по всем параметрам стандартным градиентным методом, встроенным в PC GAMESS [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 d-лимонена получена методом MNDO и показаны на рис.1 и в табл.1. Используя известную формулу рКа=42.11-147.18ятахн+[4-5] (qmaxH+ = +0.05- 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 = 35.

Таким образом, нами впервые выполнен квантовохимический расчет молекулы d-лимонена методом MNDO. Получено оптимизированное

геометрическое и электронное строение этого соединения. Теоретически оценена его кислотная сила рКа = 35. Установлено, что d-лимонен

относится к классу очень слабых Н-кислот ( рКа>14). '

Рис. 1 - Геометрическое и электронное строение молекулы d-лимонена (Е0= -145015 кДж/моль, Еэл= -804685 кДж/моль)

It is established, than it to relate to a class of very weak

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

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

C(2)-C(1) 1.51 C(1)-C(2)-C(3) 120 C(1) +0.08

C(3)-C(2) 1.53 C(7)-C(8)-C(3) 113 C(2) -0.15

C(3)-C(8) 1.55 C(2)-C(3)-C(4) 113 C(3) +0.01

C(4)-C(3) 1.55 C(3)-C(4)-C(5) 114 C(4) +0.03

C(5)-C(4) 1.50 C(4)-C(5)-C(6) 125 C(5) -0.08

C(6)-C(5) 1.35 C(5)-C(6)-C(7) 121 C(6) -0.14

C(7)-C(6) 1.51 C(6)-C(7)-C(8) 115 C(7) +0.04

C(8)-C(7) 1.54 C(5)-C(6)-C(9) 122 C(8) 0.00

C(9)-C(6) 1.51 C(1)-C(2)-C(10) 120 C(9) +0.08

C(10)-C(2) 1.35 C(2)-C(1)-H(11) 113 C(10) -0.04

H(11)-C(1) 1.11 C(2)-C(1)-H(12) 112 H(11) 0.00

H(12)-C(1) 1.11 C(2)-C(1)-H(13) 110 H(12) -0.01

H(13)-C(1) 1.11 C(2)-C(3)-H(14) 107 H(13) 0.00

H(14)-C(3) 1.12 C(3)-C(4)-H(15) 109 H(14) +0.01

H(15)-C(4) 1.11 C(3)-C(4)-H(16) 111 H(15) +0.01

H(16)-C(4) 1.11 C(4)-C(5)-H(17) 114 H(16) +0.01

H(17)-C(5) 1.09 C(6)-C(7)-H(18) 110 H(17) +0.05

H(18)-C(7) 1.11 C(6)-C(7)-H(19) 108 H(18) +0.01

H(19)-C(7) 1.12 C(7)-C(8)-H(20) 108 H(19) +0.01

H(20)-C(8) 1.11 C(7)-C(8)-H(21) 109 H(20) +0.01

H(21)-C(8) 1.11 C(6)-C(9)-H(22) 111 H(21) +0.01

H(22)-C(9) 1.11 C(6)-C(9)-H(23) 112 H(22) 0.00

H(23)-C(9) 1.11 C(6)-C(9)-H(24) 113 H(23) -0.01

H(24)-C(9) 1.11 C(2)-C(10)- 123 H(24) -0.01

H(25)- 1.09 H(25) 124 H(25) +0.04

C(10) H(26)- C(10) 1.09 C(2)-C(10)- H(26) H(26) +0.04

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 ММОО. 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 ММОО. 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 ММОО. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет

уникальных 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 ММОО. 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 ММОО. 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 ММОО. 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 MNDO. 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 MNDO. 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 MNDO. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 183-185.

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; А. С. Серебрякова - студ. СФ ВолгГАСУ; Г. Е. Заиков - д-р хим. наук, проф. Института биохимической физики им. Н.М.Эммануэля; А. Ф. Яруллин - мл. науч. сотр. каф. технологии пластических масс КНИТУ, [email protected].