CC BY
37
УДК 577.175.522
В. А. Бабкин, Ю. С. Артемова, Г. Е. Заиков,
А. Ф. Яруллин
КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МОЛЕКУЛЫ МЕТИЛЕНЦИКЛОДОДЕКАНА
МЕТОДОМ MNDO
Ключевые слова: квантово-химический расчет, метод MNDO, метиленциклодододекан, кислотная сила.
Впервые выполнен квантово-химический расчет молекулы метиленциклододекана 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 = 36). Установлено, что молекула метиленциклододекана относится к классу очень слабых кислот (pKa>14)
Keywords: quantum chemical calculation, method MNDO, methylencyclododecane, acid strength.
For the first time it is executed quantum chemical calculation of a molecule of methylencyclododecane method MNDO with optimization of geometry on all parameters. The optimized geometrical and electronic structure of this connection is received. Acid force of methylencyclododecane is theoretically appreciated. It is established, than it to relate to a class of very weak H-acids (pKa=+36, where pKa-universal index of acidity).
Целью настоящей работы является квантовохимический расчет молекулы
метиленциклододекана [1] методом MNDO 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 метиленциклододекана получена методом MNDO и показаны на рис.1 и в табл.1. Используя известную формулу рКа=42.11-
147.18qmaxH+[4, 5] (VaxH+ = +004-
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 = 36.
Рис. 1 - Геометрическое и электронное строение молекулы метиленциклододекана. Е0 = -208385 кДж/моль, Еэл= - 1454702 кДж/моль
Таким образом, нами впервые выполнен квантово-химический расчет молекулы
метиленциклододекана методом МЫБО. Получено оптимизированное геометрическое и электронное строение этого соединения. Теоретически оценена
его кислотная сила рКа = 36. Установлено, что метиленциклододекан относится к классу очень слабых Н-кислот (рКа>14).
Таблица 1 - Оптимизированные длины связей, валентные углы и заряды на атомах молекулы
метиленциклододекана
Длины связей R,A Валентные углы Град Атом Заряды на атомах молекулы
C(1)-C(2) 1.54 C(1)-C(2)-C(3) 116 C(1) -0.01
C(2)-C(3) 1.54 C(2)-C(3)-C(4) 117 C(2) -0.01
C(3)-C(4) 1.55 C(3)-C(4)-C(5) 116 C(3) -0.01
C(4)-C(5) 1.54 C(4)-C(5)-C(6) 117 C(4) -0.01
C(5)-C(6) 1.54 C(5)-C(6)-C(7) 119 C(5) -0.01
C(6)-C(7) 1.54 C(6)-C(7)-C(8) 117 C(6) -0.01
C(7)-C(8) 1.54 C(7)-C(8)-C(9) 115 C(7) -0.01
C(8)-C(9) 1.55 C(8)-C(9)-C(10) 115 C(8) -0.01
C(9)-C(10) 1.52 C(9)-C(10)-C(11) 120 C(9) 0.04
C(10)-C(11) 1.35 C(2)-C(1)-C(12) 116 C(10) -0.15
C(10)-C(14) 1.52 C(1)-C(12)-C(13) 115 C(11) -0.04
C(12)-C(13) 1.54 C(10)-C(14)-C(13) 117 C(12) -0.01
C(13)-C(14) 1.55 C(9)-C(10)-C(14) 117 C(13) -0.01
C(1)-C(12) 1.54 C(12)-C(1)-H(15) 108 C(14) 0.04
H(15)-C(1) 1.12 C(12)-C(13)-H(16) 109 H(15) 0.00
H(16)-C(1) 1.11 C(1)-C(2)-H(17) 108 H(16) 0.00
H(17)-C(2) 1.12 C(1)-C(2)-H(18) 110 H(17) 0.00
H(18)-C(2) 1.11 C(2)-C(3)-H(19) 110 H(18) 0.00
H(19)-C(3) 1.11 C(2)-C(3)-H(20) 107 H(19) 0.01
H(20)-C(3) 1.12 C(3)-C(4)-H(21) 109 H(20) -0.00
H(21)-C(4) 1.11 C(3)-C(4)-H(22) 108 H(21) 0.01
H(22)-C(4) 1.12 C(4)-C(5)-H(23) 108 H(22) 0.00
H(23)-C(5) 1.12 C(4)-C(5)-H(24) 111 H(23) 0.00
H(24)-C(5) 1.11 C(5)-C(6)-H(25) 109 H(24) 0.01
H(25)-C(6) 1.12 C(5)-C(6)-H(26) 108 H(25) 0.00
H(26)-C(6) 1.12 C(6)-C(5)-H(27) 109 H(26) 0.00
H(27)-C(7) 1.11 C(6)-C(5)-H(28) 108 H(27) 0.01
H(28)-C(7) 1.12 C(7)-C(8)-H(29) 109 H(28) 0.00
H(29)-C(8) 1.12 C(7)-C(8)-H(30) 110 H(29) 0.00
H(30)-C(8) 1.11 C(8)-C(9)-H(31) 111 H(30) 0.01
H(31)-C(9) 1.11 C(8)-C(9)-H(32) 108 H(31) 0.01
H(32)-C(9) 1.12 C(10)-C(11)-H(33) 124 H(32) 0.00
H(33)-C(11) 1.09 C(10)-C(11)-H(34) 124 H(33) 0.04
H(34)-C(11) 1.09 C(12)-C(13)-H(37) 109 H(34) 0.04
H(35)-C(12) 1.11 C(12)-C(13)-H(3 8) 108 H(35) 0.01
H(36)-C(12) 1.12 C(13)-C(14)-H(39) 108 H(36) 0.00
H(37)-C(13) 1.11 C(13)-C(14)-H(40) 109 H(37) 0.01
H(38)-C(13) 1.12 H(38) 0.00
H(39)-C(14) 1.12 H(39) 0.00
H(40)-C(14) 1.11 H(40) 0.00
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 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 MNDO. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникаль-
ных 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 MNDO. 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 MNDO. 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; Ю. С. Артёмова - 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, ov_stoyanov@mail.ru;
