Научная статья на тему 'Quantumchemical calculation of some diols by method MNDO'

Quantumchemical calculation of some diols by method MNDO Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
93
28
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
NBI-technologies
Ключевые слова
КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ВЫЧИСЛЕНИЕ / МЕТОД MNDO / 5-DI (CYCLOTRIALUMOXANDIOL) TETRAALUMOXANTETRAOL-1 / 7-DI (CYCLOTRIALUMOXANDIOL) TETRAALUMOXANTETRAOL-1 / КИСЛОТНАЯ СИЛА / 5-DI(CYCLOTRIALUMOXANDIOL)TETRAALUMOXANTETRAOL-1 / 7-DI(CYCLOTRIALUMOXANDIOL)TETRAALUMOXANTETRAOL-1 / 3 / 1 / 7 / 5 / QUANTUM CHEMICAL CALCULATION / METHOD MNDO / ACID FORCE

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Babkin Vladimir Aleksandrovich, Ignatov Alexey Viktorovich, Zakharov Dmitry Sergeyevich, Zaikov Gennady Efremovich, Fomichev Valery Tarasovich

Quantum chemical calculation of the molecules of 3,5-di(cyclo-trialumoxandiol)tetraalumoxantetraol-1,1,7,7and 1,7-di(cyclotrialumoxandiol)tetraalumoxantetraol1,3,5,7 is executed for the first time by method MNDO with optimization of geometry on all parameters by standardgradient method. The optimized geometrical and electronic structure of these compounds is received. Acid force of 3,5-di(cyclo-trialumoxandiol) tetraalumoxantetraol-1,1,7,7and 1,7-di(cyclotrialumoxandiol)tetraalumoxantetraol-1,3,5,7 is theoretically appreciated. It is established, that it to relate to a class of very weak H-acids (pKa=14) where pKa-universal index of acidity).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Babkin Vladimir Aleksandrovich, Ignatov Alexey Viktorovich, Zakharov Dmitry Sergeyevich, Zaikov Gennady Efremovich, Fomichev Valery Tarasovich

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Quantumchemical calculation of some diols by method MNDO»

ИННОВАЦИИ

о

<N

^ УДК 547.854.83:544.183.25

* ББК 24.5

>

о

S QUANTUMCHEMICAL CALCULATION OF SOME DIOLS

ё Ii

ад

сл

§

BY METHOD MNDO

Babkin Vladimir Aleksandrovich

Doctor of chemical sciences, professor of chair of mathematics and natural-science disciplines Sebryakovsky branch of the Volgograd State Architectural and Construction University, academician of the international academy of Sciences of "Kontenant" [email protected]

<j Michurina St. 21, 403343 Mikhailovka, Russian Federation

I

| Ignatov Alexey Viktorovich

<D

® Student of Sebryakovsky branch

^ Volgograd State Architectural and Construction University

> [email protected]

■g Michurina St. 21, 403343 Mikhailovka, Russian Federation S

£ Zakharov Dmitry Sergeyevich

w

O Student of Sebryakovsky branch

§ Volgograd State Architectural and Construction University

^ [email protected]

Michurina St. 21, 403343 Mikhailovka, Russian Federation

Zaikov Gennady Efremovich

Doctor of chemical sciences, Professor, Head of Division of biological and chemical physics ^ of Polymer of The Federal State Budget Institution

of Science N.M. Emanuel Institute of Biochemical Physics <C [email protected]

§ Kosygina St. 4, 119334 Moscow, Russian Federation

C3 B

Fomichev Valery Tarasovich

^ Doctor of Technical sciences, professor, head of the department of the general and applied chemistry

3 Volgograd State Architectural and Construction University

^ [email protected]

© Akademicheskaia St. 1, 400074 Volgograd, Russian Federation

Belousov Andrey Sergeyevich

Engineer of Lytkarinsky plant of optical glass [email protected]

Parkovaia St. 1, 140080 Lytkarino, Russian Federation

Gulyukin Mikhail Nikolaevich

Chief of design-technology bureau Lytkarinsky plant of optical glass [email protected]

Parkovaia St. 1, 140080 Lytkarino, Russian Federation

Ignatov Alexander Nikolaevich Chief of scientific-industrial complex

Lytkarinsky plant of optical glass, Volgograd State Architecturally Building University,

Sebrykov departament

[email protected]

Parkovaia St. 1, 140080 Lytkarino, Russian Federation

Titova Evgenia Stanislavovna

Candidate of chemical sciences, associate professor Volgograd State Technical University [email protected]

Prospect Lenina, 28, 400005 Volgograd, Russian Federation

Abstract. Quantum chemical calculation of the molecules of 3,5-di(cyclo-trialumoxandiol)tetraalumoxantetraol-1,1,7,7and 1,7-di(cyclotrialumoxandiol)tetraalumoxantetraol-1,3,5,7 is executed for the first time by method MNDO with optimization of geometry on all parameters by standardgradient method. The optimized geometrical and electronic structure of these compounds is received. Acid force of 3,5-di(cyclo-trialumoxandiol) tetraalumoxantetraol-1,1,7,7and 1, 7-di(cyclotrialumoxandiol)tetraalumoxantetraol-1,3,5,7 is theoretically appreciated. It is established, that it to relate to a class of very weak H-acids (pKa=14) where pKa-universal index of acidity).

Key words: quantum chemical calculation, method MNDO,3,5-di(cyclo-trialumoxandiol)tetraalumoxantetraol-1,1,7,7, 1,7-di(cyclotrialumoxandiol)tetraalumoxantetraol-1,3,5,7, acid force.

The Aim of this work is a quantum chemical calculation and theoretically determination of acid force of derivativesdioles3,5-di(cyclotrialumoxandiol) tetraalumoxantetra-ol -1,1,7,7 and 1,7-di(cyclo trialumoxan-diol)tetraalumoxantetraol-1,3,5,7 by method MNDO with optimization of geometry on all parameters by standard gradient methodbuilt-in in PC GAMESS [10]. The calculation was executed in approach the insulated molecule in gas phase. Program MacMolPlt was used for visual presentation of models of molecules [9].These compounds can be fragments of polymermodels of optical glasses, such as «low-crownglass» and «heavyflint glass».

Results of the calculation

Optimized geometric and electronic structures, general and electronic energies of molecules3,5-di(cyclotrialumoxandiol)tetra-alumoxantetraol-1,1,7,7and 1,7-di(cyclo-trialumoxandiol)tetraalumoxantetraol-1,3,5,7 were received by method MNDO and are shown on fig. 1,2 and in tabl. 1-3. The universal factor of acidity was calculated for method MNDO by formula: pKa=42.11-147.18qmaxH+[1-8; 11] (where, qmaxH+ " a maximum positive charge on atom of the hydrogenqmaxH+= 0.19pKa- pKa-universal index of acidity (tabl.1).pKa = 14.

Fig. 1. Geometric and electronic structure of molecule of 3,5-di(cyclotrialumoxandiol)tetraalumoxantetraol -1,1,7,7.

(E0= -651635 kDg/mol, Eel= -3331183 kDg/mol)

Table 1

Optimized bond lengths, valence corners and charges on atoms of the molecul of 3,5-di(cyclotrialumoxandiol)tetraalumoxantetraol-1,1,7,7

Length of relations R,A Valent corners Degree Atom Charges on atoms of a molecule

O(2)-Al(1) 1.62 Al(1)-O(2)-Al(3) 179 Al(1) + 1.08

Al(3)-O(2) 1.64 O(2)-Al(3)-O(4) 120 O(2) -0.71

O(4)-Al(3) 1.63 Al(3)-O(4)-Al(5) 179 Al(3) +1.15

Al(5)-O(4) 1.63 O(4)-Al(5)-O(6) 120 O(4) -0.74

O(6)-Al(5) 1.64 Al(5)-O(6)-Al(7) 174 Al(5) +1.15

Al(7)-O(6) 1.62 O(6)-Al(7)-O(8) 121 O(6) -0.72

O(8)-Al(7) 1.67 O(6)-Al(7)-O(9) 122 Al(7) +1.07

O(9)-Al(7) 1.68 O(2)-Al(1)-O(10) 120 O(8) -0.55

O(10)-Al(1) 1.68 O(2)-Al(1)-O(11) 120 O(9) -0.56

O(11)-Al(1) 1.68 O(2)-Al(3)-O(12) 120 O(10) -0.56

O(12)-Al(3) 1.64 O(4)-Al(5)-O(13) 121 O(11) -0.56

O(13)-Al(5) 1.64 Al(3)-O(12)-Al(14) 179 O( 12) -0.72

Al(14)-O(12) 1.62 O(12)-Al(14)-O(15) 126 O(13) -0.72

O(15)-Al(14) 1.68 Al(14)-O(15)-Al(16) 131 Al(14) +1.07

Al(16)-O(15) 1.66 O(15)-Al(16)-O(17) 110 O(15) -0.71

O(17)-Al(16) 1.67 Al(16)-O(17)-Al(18) 129 Al(16) +1.02

Al(18)-O(17) 1.67 O(17)-Al(18)-O(19) 110 O( 17) -0.70

O(19)-Al(18) 1.66 O(15)-Al(16)-O(20) 125 Al(18) +1.02

O(20)-Al(16) 1.67 O(17)-Al(18)-O(21) 125 O(19) -0.70

O(21)-Al(18) 1.67 Al(5)-O(13)-Al(22) 179 O(20) -0.53

Al(22)-O(13) 1.62 O(13)-Al(22)-O(23) 126 O(21) -0.53

O(23)-Al(22) 1.67 Al(22)-O(23)-Al(24) 131 Al(22) +1.07

Al(24)-O(23) 1.66 O(23)-Al(24)-O(25) 110 O(23) -0.70

O(25)-Al(24) 1.67 Al(24)-O(25)-Al(26) 129 Al(24) +1.03

Al(26)-O(25) 1.67 O(25)-Al(26)-O(27) 110 O(25) -0.70

O(27)-Al(26) 1.66 O(23)-Al(24)-O(28) 125 Al(26) +1.02

O(28)-Al(24) 1.67 O(25)-Al(26)-O(29) 125 O(27) -0.71

O(29)-Al(26) 1.67 Al(7)-O(8)-H(30) 122 O(28) -0.53

H(30)-O(8) 0.93 Al(7)-O(9)-H(31) 123 O(29) -0.53

H(31)-O(9) 0.93 Al(1)-O( 10)-H(32) 124 H(30) +0.19

H(32)-O(10) 0.93 Al(1)-O(11)-H(33) 124 H(31) +0.19

H(33)-O(11) 0.93 Al(16)-O(20)-H(34) 122 H(32) +0.18

H(34)-O(20) 0.93 Al(18)-O(21)-H(35) 122 H(33) +0.18

H(35)-O(21) 0.93 Al(24)-O(28)-H(36) 122 H(34) +0.19

H(36)-O(28) 0.93 Al(26)-O(29)-H(37) 122 H(35) +0.19

Table 2

Optimized bond lengths, valence corners and charges on atoms of the molecule of 1,7-di(cyclotrialumoxandiol)tetraalumoxantetraol-1,3,5,7

Length of relations R,A Valent corners Degree Atom Charges on atoms of a molecule

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

O(2)-Al(1) 1.63 Al(1)-O(2)-Al(3) 178 Al(1) + 1.11

Al(3)-O(2) 1.63 O(2)-Al(3)-O(4) 121 O(2) -0.73

O(4)-Al(3) 1.64 Al(3)-O(4)-Al(5) 170 Al(3) + 1.10

Al(5)-O(4) 1.64 O(4)-Al(5)-O(6) 121 O(4) -0.74

O(6)-Al(5) 1.63 Al(5)-O(6)-Al(7) 175 Al(5) +1.10

Al(7)-O(6) 1.64 O(6)-Al(7)-O(8) 121 O(6) -0.73

O(8)-Al(7) 1.63 O(6)-Al(7)-O(9) 120 Al(7) +1.11

O(9)-Al(7) 1.68 0(2)-Al(1)-0(10) 121 O(8) -0.70

O(10)-Al(1) 1.63 O(2)-Al(1)-O(11) 121 O(9) -0.56

O(11)-Al(1) 1.68 O(2)-Al(3)-O(12) 119 O(10) -0.70

O(12)-Al(3) 1.68 O(4)-Al(5)-O(13) 120 O(11) -0.56

O(13)-Al(5) 1.68 Al(1)-0(10)-Al(14) 178 O(12) -0.56

Al(14)-O(10) 1.62 O(10)-Al(14)-O(15) 126 O(13) -0.56

O(15)-Al(14) 1.68 Al(14)-O(15)-Al(16) 131 Al(14) +1.08

Al(16)-O(15) 1.67 O(15)-Al(16)-O(17) 110 O(15) -0.71

O(17)-Al(16) 1.67 Al(16)-O(17)-Al(18) 130 Al(16) +1.02

Al(18)-O(17) 1.67 O(17)-Al(18)-O(19) 110 O(17) -0.70

O(19)-Al(18) 1.66 O(15)-Al(16)-O(20) 125 Al(18) +1.03

O(20)-Al(16) 1.67 O(17)-Al(18)-O(21) 125 O(19) -0.70

O(21)-Al(18) 1.67 Al(7)-O(8)-Al(22) 177 O(20) -0.53

Al(22)-O(8) 1.62 O(8)-Al(22)-O(23) 125 O(21) -0.53

O(23)-Al(22) 1.67 Al(22)-O(23)-Al(24) 131 Al(22) +1.08

Al(24)-O(23) 1.66 O(23)-Al(24)-O(25) 110 O(23) -0.70

O(25)-Al(24) 1.67 Al(24)-O(25)-Al(26) 130 Al(24) +1.03

Al(26)-O(25) 1.67 O(25)-Al(26)-O(27) 110 O(25) -0.70

O(27)-Al(26) 1.67 O(23)-Al(24)-O(28) 125 Al(26) +1.03

O(28)-Al(24) 1.67 O(25)-Al(26)-O(29) 125 O(27) -0.71

O(29)-Al(26) 1.67 Al(5)-O(13)-H(30) 123 O(28) -0.53

H(30)-O(13) 0.93 Al(7)-O(9)-H(31) 123 O(29) -0.53

H(31)-O(9) 0.93 Al(3)-O(12)-H(32) 123 H(30) +0.18

H(32)-O(12) 0.93 Al(1)-O(11)-H(33) 123 H(31) +0.18

H(33)-O(11) 0.93 Al(16)-O(20)-H(34) 122 H(32) +0.18

H(34)-O(20) 0.93 Al( 18)-O(21)-H(35) 122 H(33) +0.19

H(35)-O(21) 0.93 Al(24)-O(28)-H(36) 122 H(34) +0.19

H(36)-O(28) 0.93 Al(26)-O(29)-H(37) 122 H(35) +0.19

Table 3

General energy ^^ electronic energy Œ^), maximum positive charge on atom of the hydrogen (qmaxH+), the universal factor of acidityderivativesdioles-monomersofcationicpolymerization

№ Monomer E0kDg/mol Eel= kDg/mol a H+ nmax рКа

1 3,5-di(cyclotrialumoxandiol) tetraalumoxantetraol-1,1,7,7 -651 635 -3 331 183 +0,19 14

2 1,7- di cyclotrialumoxandiol) tetraalumoxantetraol -1,3,5,7 -651 646 -3 399 236 +0,19 14

Fig. 2. Geometric and electronic structure of molecule of 1,7-di(cyclotrialumoxandiol) tetraalumoxantetraol-1,3,5,7

(E0= -651646 kDg/mol, Eel= -3399236 kDg/mol)

Quantum-chemical calculation of molecules 3,5-di(cyclotrialumoxandiol)tetra-alumoxantetraol-1,1,7,7 and 1,7-di(cyclotrialumoxandiol)tetraalumoxantetraol-1,3,5,7 by method MNDO was executed for the first time. Optimized geometric and electronic structures of these compounds were received. Acid power of moleculesterpenes was theoretically evaluated (pKa = 14). These compounds pertain to class ofvery weak H-acids (pKa = 14).

REFERENCES

1. Babkin V.A., Andreev D. S., ^tova Е. S., Dmitriev V.U., Fomichev VT, Zaikov G. E. Theoretical Estimation of Acidic Force of Linear Olefins of Cationic Polymerization. N. Y., Nova Publisher, 2011, 65 p.

2 Babkin V.A., AndreevD.S. Quantum-chemical calculation of molecule 2-ethylbutene-1 by method MNDO. Collection of research paper: Quantum-chemical calculation of unique molecular systems. Volgograd, VolGU publ., 2010, vol. 1, p. 176-185.

3. Babkin V.A., Andreev D.S., Fomichev VT, Dmitriev VYu. Quantum-chemical calculation of linear and branchy monomers of cationic polymerization. Volgograd, VolGU publ., 2011, 65 p.

4. Babkin V.A., Andreev D.S., Titovav E.S., Sangalov Yu.А., Denisov А.А. Quantum-chemical

calculation of alicyclicolefins and their derivations. Volgograd, VolGU publ., 2012, 100 p.

5. Babkin V.A., Andreev D.S., Тitova Е. S., Potapov S.S., Sangalov Yu.А. Quantum-chemical calculation of isoolefinsanddienes. Volgograd, VolGU publ., 2011, 71 p.

6. Babkin V.A., Dmitriev V.Yu., Savin G.A., Zaikov G.E., RakhimovA.I. Quantum-chemical aspects of mechanism acylation of bicyclophosphits by chloranhydrides of carboxylic acid. Volgograd, VolGU publ., 2011, 91 p.

7. Babkin V.A., Dmitriev V.Yu., Zaikov G.E. Quantum-chemical calculation of molecule monomer of cationic polymerizationhexene-1 by method MNDO. Collection of research paper: Quantum-chemical calculation of unique molecular systems. Volgograd, VolGU publ., 2010, vol. 1, p. 93-104.

8. Babkin V.A., Fedunov R.G., Minsker K.S. Oxidation communication, 2002, №> 1, 25, p. 21-47.

9. Bode B.M., Gordon M.S., Mol J. Graphics Mod, 1998, 16, p. 133-138.

10. Shmidt M.W., Baldrosge K.K., Elbert J.A., Gordon M.S., Enseh J.H., Koseki N., Matsvnaga K.A. Nguyen S.J. SU, and anothers. J. Comput. Chem. 14, 1993, p. 1347-1363.

11. Вabkin V.A., Zaikov G.E. Nobel laureats and nanotechnologgy of the applaed quantum chemistry. USA. N.Y., Nova Science Publisher, 2010, pp. 351

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НЕКОТОРЫХ ДИОЛОВ

МЕТОДОМ MNDO

Бабкин Владимир Александрович

Доктор химических наук, профессор кафедры математики и естественнонаучных дисциплин Себряковского филиала Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета, академик международной академии наук «Контенант» [email protected]

ул. Мичурина, 21, 403343 г. Михайловка, Российская Федерация

Игнатов Алексей Викторович

Студент Себряковского филиала

Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета [email protected]

ул. Мичурина, 21, 403343 г. Михайловка, Российская Федерация

Захаров Дмитрий Сергеевич

Студент Себряковского филиала

Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета [email protected]

ул. Мичурина, 21, 403343 г. Михайловка, Российская Федерация

Заиков Геннадий Ефремович

Доктор химических наук, профессор,

заведующий отделом биологической и химической физики полимеров Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН chembio@sky. ЛрЬ ras.ru

ул. Косыгина, 4, 119334 г. Москва, Российская Федерация

Фомичев Валерий Тарасович

Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой общей и прикладной химии Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета [email protected]

ул. Академическая, 1, 400074 г. Волгоград, Российская Федерация

Белоусов Андрей Сергеевич

Инженер Лыткаринского завода оптического стекла [email protected]

ул. Парковая, 1, 140080 г. Лыткарино, Российская Федерация

Гулюкин Михаил Николаевич

Начальник конструкторско-технологического бюро Лыткаринского завода оптического стекла [email protected]

ул. Парковая, 1, 140080 г. Лыткарино, Российская Федерация

Игнатов Александр Николаевич

Начальник научно-производственного комплекса Лыткаринского завода оптического стекла [email protected]

ул. Парковая, 1, 140080 г. Лыткарино, Российская Федерация

Титова Евгения Станиславовна

Кандидат химических наук, доцент

Волгоградского государственного технического университета [email protected]

Проспект Ленина, 28, 400005 г. Волгоград, Российская Федерация

Аннотация. Квантово-химическое вычисление молекул 3,5-^ (сус^-trialumoxandiol) tetraalumoxantetraol-1,1,7,7 и 1,7^ (cyclotrialumoxandiol) tetraalumoxantetraol-1,3,5,7 выполнен впервые методом MNDO с оптимизацией геометрии на всех параметрах предлагаемым методом. Получена оптимизированная геометрическая и электронная структура этих составов. Теоретически оценена кислотная сила 3,5^ (cyclo-trialumoxandiol) tetraalumoxantetraol-1,1,7,7 и 1,7-& (cyclotrialumoxandiol) tetraalumoxantetraol-1,3,5,7. Установлено, что эта молекула относится к классу очень слабых кислот (рКя>14) , где р^-универсальный индекс кислотности).

Ключевые слова: квантово- химическое вычисление, метод MNDO, 3,5^ ^у^-trialumoxandiol) tetraalumoxantetraol-1,1,7,7, 1,7-& (cyclotrialumoxandiol) tetraalumoxantetraol-1,3,5,7, кислотная сила.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.