CC BY
18
• 7uriiversum.com
UNIVERSUM:
, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_ноябрь. 2020 г.
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДАМИ ИК- СПЕКТРОСКОПИИ И КВАНТОВОЙ ХИМИИ КРОТОНИЛИДЕНИМИН-О-БЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ
Назаров Нурулло Ибодуллоевич
преподаватель, Бухарский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Бухара E-mail: nazarov.nurullo@list.ru
Бекназаров Хасан Сойибназарович
д-р техн. наук,
Ташкентский научно- исследовательский институт химической технологии
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Раззоцов Х,асан Цаландарович
канд. техн. наук, доцент Бухарский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Бухара
Назаров Сайфулло Ибодуллоевич
канд. техн. наук, доцент, Бухарский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Бухара
№ 11(80)
SYNTHESIS AND INVESTIGATION BY IR-OF SPETROSCOPY AND QUANTUM CHEMISTRY
CROTONYLENE-O-BENZOIC ACID (CBA)
Nurullo Nazarov
Teacher Bukhara state University Uzbekistan, Bukhara
KhasanBeknazarov
doctor of technical Sciences, Tashkent research Institute of chemical technology
Uzbekistan, Tashkent
Khasan Razzoqov
candidate of technical sciences, associate professor,
Bukhara state University Uzbekistan, Bukhara
Sayfullo Nazarov
candidate of technical sciences, associate professor,
Bukhara state University Uzbekistan, Bukhara
АННОТАЦИЯ
В статье описан синтез кротонилиденимин-о-бензойной кислоты (КБК). Синтезированное соединение исследовано с применением методов элементного анализа, ИК-спектроскопии и квантово-химических расчетов, произведенных в программах Avogadro, Gaussian и ChemCraft 1.8.
ABSTRACT
This article describes the synthesis of crotonylidenimine-o-benzoic acid (CBA). The synthesized compound was studied using the methods of elemental analysis, IR spectroscopy, and quantum-chemical calculations performed in the Avogadro, Gaussian and ChemCraft 1.8 programs.
Ключевые слова: кротонилиденимин-о-бензойная кислота, квантово-химический расчет, ИК-спектроскопия, основание Шиффа.
Библиографическое описание: Синтез и исследование методами ИК- спектроскопии и квантовой химии кротонилиде-нимин-о-бензойной кислоты // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Назаров Н.И. [и др.]. 2020. 11(80). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10978 (дата обращения: 26.11.2020).
№ 11(80)
Aunî
TE)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2020 г.
Keywords: crotonylene-o-benzoic acid, quantum-chemical calculations, IR spectroscopy, Schiff base.
Введение. Поливинилхлорид (ПВХ) является одним из наиболее важных термопластичных полимеров, используемых в нашей повседневной жизни, поскольку он имеет большое техническое и экономическое значение. Но у него все еще есть некоторые проблемы из-за его плохой термостабильности, приводящей к его деструкции в результате реакции де-гидрохлорирования [1].
В этом исследовании изучено основания Шиффа полученные по реакции конденсации о-аминобензой-ной кислоты и кротонового альдегида, а также комплексы ионов металлов Mn(II), Co(II), Ni(II) и Cu(II) на их основе и охарактеризованы комплексные соединения. Кроме того, основания Шиффа и его комплексы были исследованы как термостабилизаторы и совместные стабилизаторы для ПВХ. Комплексы обладают более высокойтермостабильностью, чем у свободного основания Шиффа.
Нами синтезирован кротонилиденимин-о-бен-зойной кислоты (КБК), который был исследован методом ИК-спектроскопии. Экспериментальные данные сравнены квантово-химическими расчетами, которые произведены в программах Avogadro и Gaussian.
Программа Avogadro предлагает семантический химический конструктор и платформу для визуализации и анализа.
Для разработчиков его можно легко расширить с помощью мощного механизма плагинов для поддержки новых функций в органической химии, неорганических комплексов, лекарств, материалов, биомолекул и симуляции [2].
Для построения начальной геометрии и визуализации рассчитанных структур в работе использовался молекулярный редактор Avogadro. Это расширенный молекулярный редактор, разработанный для использования на нескольких платформах, в частности на ОС Windows, применяемый в вычислительной химии, молекулярном моделировании. Avogadro - бесплатная 43 система проектирования и моделирования, которая подходит как для небольших молекул, так и для биомолекул, содержащих в структуре несколько тысяч атомов. Химический редактор Avogadro снабжён комплектами заготовок сложных формул и рисунков, наиболее часто употребляемых в работе (аминокислоты, пептиды, углеводы, стереоизомеры, нуклеотиды, лабораторное оборудование и прочее). Avogadro позволяет выполнять следующие функции:
• создавать на экране химические структурные формулы, схемы реакций, лабораторные установки;
• рассчитывать энергетические и пространственные параметры системы (распределение электронной плотности, энергию и длину связей, валентные углы);
• рассчитывать энергию молекулы в стационарном и возбуждённых состояниях на основе классической механической модели атомов;
• рассчитывать другие молекулярные характеристики и вероятность пути прохождения химических реакций [3, 4].
Квантово-химические параметры производной кротонового альдегида изучены на примере синтезированного кротонилиденимин-о-бензойной кислоты (КБК).
соон
сно
соон
,N=C—С=
I I H H
:С-СН3
I
H
+Н20
Для вычислений использовали программное обеспечение Gaussian и Avogadro [6,7,8]. Экспериментальная часть Кротонилиденимин-о-бензойной кислоты (КБК) синтезирован из 2-бутеналя и о-аминобензойной кислоты. Основание Шиффа получали путем добавления по каплям 2-бутеналя (10 ммоль) в 40 мл этанола при непрерывном перемешивании к раствору о-аминобензойной кислоте в этаноле (10 ммоль). Смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 30 минут, а затем получали желтое твердое вещество, т.пл. = 210 ° С, выход 95%, и КБК собирали фильтрованием, промывали этанолом и пере-кристаллизовывали из ДМФА.
Найдено, %: С 69,84; Н 5,82; N 7,41; О 16,93. Для СпНпда2 вычислено, %: С 69,78; Н 5,80; N 7,37; О 16,9 [9].
Результаты исследования
ИК-спектроскопическое исследование проводили в Ташкентском научно-исследовательском институте химической технологии. Инфракрасные спектры с IRAffinity-1S преобразованием для высушенных веществ были записаны с помощью ИК-спектрофото-метра Shimadzu в диапазоне от (4000-400 см-1) [2-4]. Подготовленные основания Шиффа (КБК), и их структуры характеризуются с помощью ИК-спек-троскопии.
В ИК-спектре кротонилиденимин-о-бензойной кислоты (КБК) показал пик в 1575,84 см-1, которое
№ 11(80)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2020 г.
можно отнести к растяжению азометиновой группы C=N. Сдвиг в этой полосе к более низкому волновому числу (1543-1554 см-1) указывает на то, что азометиновая группа основания Шиффа (КБК) координирована с ионами металлов во всех комплексах.
Основание Шиффа (КБК) содержит бензойного ядро, пик при 1654,92 см-1 можно отнести к C=N растяжению бензольного кольца [10]. Никаких существенных изменений в инфракрасных спектрах комплексов не наблюдается, это указывает на то, что C=N бензольного кольца не участвует в хелатирова-нии.
В ИК-спектре кротонилиденимин-о-бензойной кислоты (КБК) (рис.1 -4) колебательная частота v(C=N) (1575,84 см-1) по сравнению с ИК-спектром расчета в программном пакете Avogadro (полоса поглощения V(C=N) (10 см-1) смещена в область низких частот на 6,08 см-1 [11].
На ИК спектре кротонилиденимин-о-бензойной кислоты (КБК) нет полос, отвечающих валентным колебаниям МН (рис. 2). Данная структура определяется, исходя из молекулярной формулы и наличия в спектре полос ароматического амина и группы С=М. Характерным также является наличие валентных колебаний С=М групп в интервале 3350 см-1, а также деформационных колебаний С=М групп, выраженных при 1575, 1602 и 1654 см-1; эти пик можно доказать обменом С=О группы на С=М группу, обмен доказывается исчезновением в интервале 1725 см-1 и 1000 см-1 соответствующих валентных и деформационных колебаний альдегидной группы и появлением новой полосы при 1654 см-1, соответствующей С=М группе. В области 1435 см-1 и 1454 см-1 выраженные полосы в виде дублета относятся к деформационным колебаниям =С-СН3 метильных групп кротоно-вого альдегида. Полосы в области 1207-1232 см-1 обусловлены асимметричными валентными колебаниями -СООН групп аминокарбоновых соединений.
Рисунок 1. ИК-спектр кротонилиденимин-о-бензойной кислоты (КБК), полученный с помощью
ИК-спектрофотометра
Рисунок 2. ИК-спектр кротонилиденимин-о-бензойной кислоты (КБК), рассчитанный с помощью программы CHEMCRAFT 1.8
№ 11(80)
AUNl
ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2020 г.
Рисунок 3. ИК-спектр кротонилиденимин-о-бензойной кислоты (КБК), рассчитанный с помощью программы A VOGADRO
Рисунок 4. ИК-спектр кротонилиденимин-о-бензойной кислоты (КБК), рассчитанный с помощью программы GAUSSIAN
Заключение. Интерпретация экспериментальных спектров проводилась по сравнению с нормальными частотами и ИК интенсивности, рассчитанные на уровне DFT(B3LYP)/3-21G .Формы теоретически предсказанных нормальных колебаний были представлены с точки зрения распределения потенциальной энергии. Из исследований (квантово-химиче-ские расчет, элементный анализ и ИК-спектры)
можно сделать следующие выводы о относительно хелатирующих свойств основания Шиффа, а также стереохимии его соответствующих комплексов металлов. Основания Шиффа ведут себя как мононегативные бидентатные лиганды N0, координация происходит через азометиновый азот и депротониро-ванные карбоксильные атомы кислорода в основания Шиффа.
Список литературы:
1. Braun D, Ivan B, Kelen T, Tu'do's F. Structural defects in poly(vinyl chloride). IV. Thermal degradation of vinyl chloride/acetylene copolymers. EurPolym J. 1986;22:1-4.
2. Hanwell M.D. Avogadro: An advanced semantic chemical editor, visualization, and analysis platform / M.D. Hanwell, D.E. Curtis, D.C. Lonie, T. Vandermeersch, E. Zurek, G.R. Hutchison // J. Cheminform.- 2012. - Vol. 4 (1). -Р. 17.
№ 11(80)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2020 г.
3. Артюшенко П.В. Атомная и электронная структуры феромонов в основном и возбуждённом состояниях: Дис.....канд. физ-мат. наук. - Красноярск: ФИЦ КНЦ СО РАН, 2019. - 100 с.
4. Соловьев М.Е. Компьютерная химия / М.Е. Соловьев, М.М. Соловьев. - М.: Солон-Пресс, 2005. - 536 с.
5. Цирельсон В.Г. Квантовая химия: молекулы, молекулярные системы и твердые тела: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по хим.-технолог. направлениям и специальностям.- М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. - 496 с. Режим доступа :http://www.biblioclub.ru/book/95498/
6. M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, et.al., GAUSSIAN 98, Revision A.11, Gaussian, Inc., Pittsburgh, PA, 2001.
7. N. Sundaraganesan, S. Ilakiamani, P. Subramanian, B.D. Joshua, Spectrochim. Acta 2007, 67A., 628-635
8. Zhurko G.A., and D.A. Zhurko. "ChemCraft version 1.6 (build 312)." (2013). C. Lee, W. Yang, R.G. Parr, Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
9. Назаров Н.И., Бекназаров Х..С., Мирзаева Г.А. Синтез некоторых комплексов переходных металлов в качестве термостабилизаторов поливинилхлорида и их характеристика // Материалы международной научной конференции «Инновационные решения инженерно-технологических проблем современного производства». 1 ТОМ. 14-16 ноябр. Бухара, -2019. - С. 83-85.
10. Hawkins WL. Polymer stabilization. New York: Wiley Interscience;1972. p. 132.
11. Ganiyev B., Ostonov F., Kholikova G., Salimv F. Calculations of quantum chemical parameters of the compound of isocyanuric acid with semicarbazide // International Independent Scientific Journal. Vol.2. №. 16. P. 3-9.
