CC BY
12CHEMICAL SCIENCES
ОСОБЕННОСТИ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ АЗОМЕТИНОВОГО
СОЕДИНЕНИЯ НА ОСНОВЕ 4-(4-БРОМФЕНИЛ) БУТЕН-3-ОНА-2 И АНТРАНИЛОВОЙ
КИСЛОТЫ
Куликов М.А.
ORCID: 0000-0001-8944-9522 Кандидат химических наук, доцент, заведующий кафедрой Химическая технология и экология Березниковского филиала ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
FEATURES OF THE GEOMETRIC AND ELECTRONIC STRUCTURE OF THE AZOMETINE COMPOUND BASED ON 4-(4-BROMOPHENYL) BUTEN-3-ONE-2 AND ANTHRANILIC ACID
Kulikov M.
ORCID: 0000-0001-8944-9522 Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Chemical Technology and Ecology of the Berezniki Branch of Perm National Research Polytechnic University
Аннотация
В статье рассматриваются результаты квантово -химических расчетов молекулы азометинового соединения, полученного взаимодействием антраниловой кислоты с 4-(4-бромфенил) бутен-3-оном-2. Выявлены особенности пространственного расположения атомов, соединяющих бензольные фрагменты. Приведены особенности распределения электронной плотности, заряды на некоторых атомах и другие энергетические параметры расчета. Определен тепловой эффект реакции образования азометинового соединения.
Abstract
The article discusses the results of quantum-chemical calculations of a molecule of the azomethine compound obtained by the interaction of anthranilic acid with 4-(4-bromophenyl)buten-3-one-2. The features of the spatial arrangement of atoms connecting the benzene fragments are revealed. The features of the electron density distribution, charges on some atoms, and other energy parameters of the calculation are presented. The thermal effect of the reaction of the formation of azomethine compounds is determined.
Ключевые слова: азометиновые соединения, основания Шиффа, бромзамещенный бензальацетон, квантово-химические расчеты
Keywords: azomethine compounds, Schiff bases, bromo-substituted benzalacetone, quantum chemical calculations
В работе обсуждаются результаты квантово-химических расчетов молекулы азометинового соединения, полученного взаимодействием антрани-
ловой кислоты с бромзамещенным бензальацето-ном (4-(4-бромфенил) бутен-3-оном-2) - 2-[4-(4-бромфенил) бутен-3-илиден-2]-аминобензойной кислоты (I).
COOH
^CH=CH— C=N-r^^Ti
XX ^
Азометиновые соединения, или основания Шиффа, широко распространены в природе, их фрагменты входят в состав биологически активных веществ [1,2], полимеров [3-6]. Комплексы азоме-тиновых соединений используются при синтезе новых материалов, обладающих ценными прикладными свойствами [7-10].
Цель представленной работы предусматривает выполнение квантово-химических расчетов молекулы (I) с применением полуэмпирических методов, анализ и интерпретацию полученных результатов. На рис. 1 представлены 3D-модели молекулы
(I), построенные по расчетным данным. Особенностью молекулярного строения является выход ме-тильной группы из общей плоскости молекулы на угол, близкий к 90°. При этом, валентные углы между атомами, соединяющими бензольные фрагменты, составляют около 130° (табл. 1). Структурная формула показывает наличие формального сопряжения в молекуле, что должно привести к выравниванию длин связей. Однако рассчитанные значения различаются (табл. 1), что может говорить о затруднении общего сопряжения в системе.
Рис. 1. 3Б модель молекулы (I) Геометрические параметры молекулы (I)
Таблица 1
Связь Длина, Ä Угол Величина, °
Cl - C7 1,452 C1 - C7 - C8 130,4
C7 - C8 1,336 C7 - C8 - C9 131,0
C8 - C9 1,479 C8 - C9 - C10 114,1
C9 - C10 1,500 C10 - C9 - N11 126,9
C9 - N11 1,293 C9 - N11 - C12 125,7
N11 - C12 1,406 - -
Распределение электронной плотности в молекуле азометинового соединения представлено на рис. 2. Расчеты показывают, что электронная плотность распределена неравномерно и локализована на отдельных участках. Заряды на атомах, соединяющих бензольные фрагменты, указаны в табл. 2.
Другие энергетические параметры, полученные при проведении расчетов, приводятся в табл. 3. С их помощью рассчитан тепловой эффект образования азометинового соединения, составивший 14,6 кДж/моль.
Рис. 2. Диаграмма распределения электронной плотности
Таблица 2
Величины зарядов на атомах в молекуле (I)_
Атом Заряд, ед. зар. Атом Заряд, ед. зар.
C1 -0,049 C10 -0,240
C7 -0,088 N11 -0,183
C8 -0,140 C12 0,084
C9 0,095 - -
Таблица 3
Энергетические составляющие расчета молекулы (I)_
Энергетический параметр Значение
Полная энергия -82306 ккал/моль
Энергия связей -3891 ккал/моль
Энергия электронов -529771 ккал/моль
Теплота образования 2,88 ккал/моль
Дипольный момент 3,302 D
Таким образом, с использованием методов квантовой химии изучены особенности электронного и геометрического строения азометинового соединения, производного бромзамещенного бен-зальацетона. Показана неравномерность распределения электронной плотности, обусловленная геометрическим строением молекулы. Рассчитан тепловой эффект образования азометинового соединения, показавший эндотермичность реакции.
Список литературы
1. Кузнецов Д.Н., Кобраков К.И., Ручкина А.Г., Станкевич Г.С. Биологически активные синтетические красители // Известия ВУЗов. Химия и хим. технология. - 2017. - Т. 60. - Вып. 1. - С. 4-33.
2. Гуля А.П., Лозан-Тыршу К.С., Цапков В.И., Чумаков Ю.М., Жанно Е., Рудик В.Ф. Синтез, строение и протовомикробная активность внутриком-плексных соединений меди (II), содержащих ими-дазол и продукты конденсации а-аминокислот с салициловым альдегидом и его производными // Журнал общей химии. - 2013. - Т. 83. - № 3. - С. 477-484.
3. Новаков И.А., Новопольцева О.М., Танков Д.Ю., Попов Ю.В., Корчагина Т.К. Гидроксилсо-держащие азометиновые соединения в составе сшивающего агента сополимера винилиденфторида с гексафторпропиленом // Известия ВолгГТУ. - 2008.
- № 1 (39). - С. 165-168.
4. Овденко В.Н., Сыромятников В.Г., Колендо А.Ю. Полиазометины. Синтез, свойства и применение // Полимерные материалы и технологии. - 2017.
- Т. 3. - № 1. - С. 6-32.
5. Ковальчук А.И., Кобзарь А.Л., Ткаченко И.М., Шевченко В.В. Синтез, свойства и применение полимеров, сочетающих азо- и азометиновые
группы в своем составе // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. - 2019. - Т. 61. - № 2. - С. 8398.
6. Tundidor-Camba Alain., Araya Nelida., Gonza-lez-Henriquez C.M., Tagle L.H., Hauyon R.A., So-barzo P.A., Rodriguez-Gonzalez F.E., (Jessop I.A., Re-cabarren-Gajardo G., Terraza C.A. Flexible oligomeric silicon-containing poly(ether-azomethine)s obtained from epoxide derivatives. Synthesis and characterization // Journal of applied polymer Science. - 2019. -Vol. 136. - Iss. 42. - 48055.
7. Гарновский Г.А., Бурлов А.С., Васильченко И.С., Ураев А.И., Коршунов Е.В. Направленный синтез, строение, люминесцентные, магнитные и трибохимические свойства координационных соединений азометинов // Вестник Южного научного центра РАН. - 2014. - Т. 10. - № 3. - С. 35-53.
8. Бурлов А.С., Власенко В.Г., Левченков С.И., Коршунова Е.В., Мащенко С.А., Зубавичус Я.В., Тригуб А.Л., Лифинцева Т.В. Комплексы меди, кобальта и никеля азометиновых соединений, содержащих фенилазо-группу в аминном фрагменте: синтез, строение, магнитные свойства // Координационная химия. - 2017. - Т. 43. - № 11. С. 684-695.
9. Venugopal N., Krishnamurthy G., Bhojyanaik H.S., Giridhar M. Novel bioactive azo-azomethine based Cu (II), Co (II) and Ni(II) complexes, structural determination and biological activity // Journal of molecular structure. - 2019. - Vol. 1191. - P.85-94.
10. Abu-Dief Ah.M., El-Sagher H.M., Shehata M.R. Fabrication, spectroscopic characterization, calf thymus DNA binding investigation, antioxidant and anticancer activities of some antibiotic azomethine Cu(II), Pd(II), Zn(II) and Cr(III) complexes // Applied organometallic Chemistry. - 2019. - Vol. 33. - Iss. 8. - e4943.
