CC BY
25
УДК 577.175.522
В. А. Бабкин, Ю. С. Артемова, Г. Е. Заиков,
Э. Р. Мухамедзянова
КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МОЛЕКУЛЫ МЕТИЛЕНЦИКЛООКТАНА
МЕТОДОМ MNDO
Ключевые слова: квантово-химический расчет, метод ММОО, метиленциклодододекан, кислотная сила.
Впервые выполнен квантово-химический расчет молекулы метиленциклооктана методом ММОО 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 метиленциклооктана относится к классу очень слабых кислот (рКа>14).
Keywords: quantum chemical calculation, methodMNDO, methylencyclooctane, acid strength.
.For the first time it is executed quantum chemical calculation of a molecule of methylencyclooctane method MNDO with optimization of geometry on all parameters. The optimized geometrical and electronic structure of this connection is received. Acid force of methylencyclooctane 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 метиленциклооктана [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 метиленциклооктана получена методом MNDO и показаны на рис.1 и в табл.1. Используя известную формулу рКа=42.11-
147.18qmaxH+[4, 5] = +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.
Н23
Рис. 1 - Геометрическое и электронное строение молекулы метиленциклооктана. Е0= -132969
кДж/моль, Еэл= - 734560 кДж/моль
Таким образом, нами впервые выполнен квантово-химический расчет молекулы
метиленциклооктана методом MNDO. Получено
оптимизированное геометрическое и электронное строение этого соединения. Теоретически оценена его кислотная сила рКа = 36. Установлено, что метиленциклооктан относится к классу очень слабых Н-кислот ^^>14).
Таблица 1 - Оптимизированные длины связей, валентные углы и заряды на атомах молекулы метиленциклооктана
Длины связей R,A Валентные углы Град Атом Заряды на атомах молекулы
C(1)-C(2) 1.35 C(2)-C(1)-H(10) 124 C(1) -0.04
C(2)-C(3) 1.52 C(2)-C(1)-H(11) 124 C(2) -0.15
C(3)-C(4) 1.54 C(2)-C(3)-H(12) 110 C(3) 0.04
C(4)-C(5) 1.54 C(2)-C(3)-H(13) 109 C(4) -0.01
C(5)-C(6) 1.54 C(2)-C(9)-H(24) 110 C(5) -0.01
C(6)-C(7) 1.54 C(2)-C(9)-H(25) 109 C(6) -0.00
C(7)-C(8) 1.54 C(3)-C(4)-H(14) 110 C(7) -0.01
C(8)-C(9) 1.54 C(3)-C(4)-H(15) 107 C(8) -0.01
C(9)-C(2) 1.52 C(4)-C(3)-H(12) 110 C(9) 0.04
H(10)-C(1) 1.09 C(4)-C(3)-H(13) 107 H(10) 0.04
H(11)-C(1) 1.09 C(4)-C(5)-H(16) 107 H(11) 0.04
H(12)-C(3) 1.11 C(4)-C(5)-H(17) 110 H(12) 0.01
H(13)-C(3) 1.12 C(5)-C(4)-H(14) 110 H(13) 0.00
H(14)-C(4) 1.11 C(5)-C(4)-H(15) 107 H(14) 0.01
H(15)-C(4) 1.12 C(5)-C(6)-H(18) 110 H(15) -0.00
H(16)-C(5) 1.12 C(5)-C(6)-H(19) 107 H(16) -0.00
H(17)-C(5) 1.12 C(6)-C(5)-H(16) 107 H(17) 0.01
H(18)-C(6) 1.11 C(6)-C(5)-H(17) 110 H(18) 0.01
H(19)-C(6) 1.12 C(6)-C(7)-H(20) 107 H(19) -0.00
H(20)-C(7) 1.12 C(6)-C(7)-H(21) 110 H(20) -0.00
H(21)-C(7) 1.11 C(7)-C(6)-H(18) 110 H(21) 0.01
H(22)-C(8) 1.11 C(7)-C(6)-H(19) 107 H(22) 0.01
H(23)-C(8) 1.12 C(7)-C(8)-H(22) 110 H(23) -0.00
H(24)-C(9) 1.11 C(7)-C(8)-H(23) 107 H(24) 0.01
H(25)-C(9) 1.12 C(8)-C(7)-H(20) C(8)-C(7)-H(21) C(8)-C(9)-H(24) C(8)-C(9)-H(25) C(9)-C(8)-H(22) C(9)-C(8)-H(23) 107 110 110 107 110 107 H(25) 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; Э. Р. Мухамедзянова - канд. техн. наук, доц. каф. технологии пластических масс КНИТУ, [email protected].
