Квантовохимический расчет некоторых молекул триборотолов

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 544. 183. 26
В. А. Бабкин, А. В. Игнатов, А. Н. Игнатов, М. Н. Гулюкин,
В. Ю. Дмитриев, О. В. Стоянов, Г. Е. Заиков
КВАНТОВОХИМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НЕКОТОРЫХ МОЛЕКУЛ ТРИБОРОТОЛОВ
Ключевые слова: квантово-химический расчет, метод MNDO, 1,3-ди (алюмоксандиол)триборатол-5, 1-(алюмоксандиол), 3-
силоксандиолтриборатол-5, кислотная сила.
Впервые выполнен квантово-химический расчет молекул 1,3-ди (алюмоксандиол)триборатола-5 и 1-
(алюмоксандиол), 3-силоксандиолтриборатола-5 методом MNDO с оптимизацией геометрии по всем параметрам стандартным градиентным методом. Получено оптимизированное геометрическое и электронное строение этих соединений. Теоретически оценена их кислотная сила. Установлено, что молекулы 1,3-ди (алюмоксандиол)триборатола-5 и 1-(алюмоксандиол), 3-силоксандиол триборатола-5
относятся к классу слабых кислот (9& lt-pKa<-11).
Keywords: quantum chemical calculation, method MNDO, 1,3-di (alumoxandiol)triboratol-5, 1-(alumoxandiol), 3-siloxanol triboratol-
5, acid strength.
For the first time it is executed quantum chemical calculation of the molecules of 1,3-di (alumoxandiol)triboratol-5 and 1-(alumoxandiol), 3-siloxanol triboratol-5 method MNDO with optimization of geometry on all parameters. The optimized geometrical and electronic structures of these connections are received. Acid forces of 1,3-di (alumoxandiol)triboratol-5 and 1-(alumoxandiol), 3-siloxanol triboratol-5 are theoretically appreciated. It is established, than it to relate to a class of weak H-acids.
Введение
Молекулы триборатолов могут являться фрагментами моделей таких оптических стекол, как например, «Легкий крон» [1]. До настоящего
времени квантовохимические расчеты триборатолов в рамках полимерных моделей оптических стекол практически не выполнялись. В связи с этим, целью настоящей работы является квантово-химический расчет молекул 1,3-ди (алюмоксандиол)
триборатола-5 и 1-(алюмоксандиол), 3-
силоксандиол триборатола-5 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 моделей молекул использовалась известная
программа MacMolPlt[3].
Результаты расчетов
Оптимизированное геометрическое и электронное строение, общая энергия и электронная энергия молекул 1,3-ди (алюмоксан-
диол) триборатола-5 и 1-(алюмоксандиол), 3-
силоксандиол триборатола-5 получены методом
MNDO и показаны на рис. 1−2 и в табл. 1−2. Применяя
известную формулу рКа=42,11−147,18 q нт+ах [4]
(q Чах = +0,21 — максимальный заряд на атоме
водорода, рКа- универсальный показатель кислотности), которая с успехом используется, например, в работах [5−15], находим значение кислотной силы равное рКа = 11.
Таким образом, нами впервые выполнен квантово-химический расчет молекул 1,3-ди (алюмоксандиол)триборатола-5 и 1-(алюмоксан-диол), 3-силоксандиол триборатола-5методом
MNDO. Получено оптимизированное
геометрическое и электронное строение
этоихсоединений. Теоретически оценена их кислотная сила рКа = 11.
Установлено, что 1,3-ди (алюмоксан-диол)триборатол-5 и 1-(алюмоксандиол), 3-
силоксандиол триборатол-5 обладают одинаковой кислотной силой, и относятся к классу слабых Н-кислот (9& lt-рКа<-11).
Рис. 1 — Геометрическое и электронное строение молекулы 1,3-ди (алюмоксандиол)триборатола-5. (Е0= -349 089 кДж/моль, Еэл= -1 424 361 кДж/моль)
Рис. 2 — Геометрическое и электронное строение молекулы 1-(алюмоксандиол), 3-силоксандиол
триборатола-5.
(Е0= -320 217 кДж/моль, Еэл= -1 291 975 кДж/моль)
Таблица 1- Оптимизированные длины связей, валентные углы и заряды на атомах молекулы 1,3-ди (алюмоксандиол)триборатола-5
Длины связей R, A Валентные углы Град
O (5)-B (1) 1,39 B (2)-O (5)-B (1) 121
O (4)-B (2) 1,40 B (3)-O (4)-B (2) 120
O (6)-B (3) 1,38 B (1)-O (6)-B (3) 120
B (3) -O (4) 1,39 O (6)-B (3) -O (4) 121
B (2)-O (5) 1,39 O (4)-B (2)-O (5) 119
B (1)-O (6) 1,40 O (5)-B (1)-O (6) 120
B (1)-O (7) 1,31 O (5)-B (1)-O (7) 120
B (2)-O (8) 1,31 O (4)-B (2)-O (8) 120
B (3)-O (9) 1,36 O (4)-B (3)-O (9) 121
Al (14)-O (10) 1,67 O (7)-Al (14)-O (10) 118
Al (14)-O (11) 1,67 O (7)-Al (14)-O (11) 118
Al (15)-O (12) 1,67 O (8)-Al (15)-O (12) 120
Al (15)-O (13) 1,66 O (8)-Al (15)-O (13) 120
O (7)-AL (14) 1,64 B (1)-O (7)-Al (14) 174
O (8)-AL (15) 1,65 B (2)-O (8)-Al (15) 167
O (9)-H (16) 0,95 B (3)-O (9)-H (16) 116
O (10)-H (17) 0,93 Al (14)-O (10)-H (17) 126
O (11)-H (18) 0,93 Al (14)-O (11)-H (18) 126
O (12)-H (19) 0,93 Al (15)-O (12)-H (19) 125
O (13)-H (20) 0,93 Al (15)-O (13)-H (20) 124
Таблица 2 — Оптимизированные длины связей, валентные углы и заряды на атомах молекулы 1-(алюмоксандиол), 3-силоксандиол триборатола-5
Длины связей R, A Валентные углы Град
B (1)-O (5) 1,39 B (2)-O (5)-B (1) 121
B (2)-O (4) 1,39 B (3)-O (4)-B (2) 120
B (3)-O (6) 1,38 B (1)-O (6)-B (3) 120
O (4)-B (3) 1,36 O (5)-B (2)-O (4) 119
O (5)-B (2) 1,39 O (6)-B (1)-O (5) 119
O (6)-B (1) 1,40 O (4)-B (3)-O (6) 121
O (7)-B (1) 1,31 O (5)-B (1)-O (7) 121
O (8)-B (2) 1,32 O (4)-B (2)-O (8) 120
O (9)-B (3) 1,36 O (4)-B (3)-O (9) 121
O (10)-Al (12) 1,66 O (7)-Al (12)-O (10) 118
O (11)-Al (12) 1,67 O (7)-Al (12)-O (11) 120
Al (12)-O (7) 1,65 B (1)-O (7)-Al (12) 164
H (13)-O (6) 0,95 B (3)-O (9)-H (13) 116
H (14)-O (10) 0,93 Al (12)-O (10)-H (14) 126
H (15)-O (11) 0,93 Al (12)-O (10)-H (15) 126
Si (16)-O (8) 1,63 B (2)-O (8)-Si (16) 158
O (17)-Si (16) 1,63 O (8)-Si (16)-O (17) 99
H (18)-O (17) 0,93 Si (16)-O (17)-H (18) 127
Литература
1. Химическая энциклопедия, 1995, Т. 4, с. 423.
2. M.W. Shmidt, K.K. Baldrosge, J.A. Elbert, M.S. Gordon, and anothers General Atomic and Molecular Electronic Structure Systems. J. Comput. Chem. № 14. Р. 1347−1363, 1993
3. B.M. Bode and M.S. Gordon. MacMolPlt: A Graphical User Interface for GAMESS. J. Molec. Graphics. № 16. Р. 133−138, 1998.
4. V. А. Babkin, R. G. Fedunov, O. A. Ponomarev, Ju. A. Sangalov, E. Ju. Sangalov, K. S. Minsker, S. K. Minsker, G. E. Zaikov. Quantum -Chemical calculation of parameters of acidic strength of reactive fuels by MNDO method. Oxidation Communications, V. 21, № 4, pp. 454−460,1998
5. V.A. Babkin, R.G. Fedunov, K.S. Minsker and anothers. Oxidation communication, № 1, 25, с. 21−47, 2002
6. В. А. Бабкин, К. С. Медведева, С. П. Белоусов, Л. Ф. Стоянова, Г. Е. Заиков, Х. Э. Харлампиди, О. В. Стоянов. Квантово-химический расчет методом MNDO и оценка кислотной силы некоторых стиролов. Вестн. Казан. технол. ун-та. Т. 15, № 5, с. 7−12, 2012.
7. В. А. Бабкин, С. А. Белозеров, Г. Е. Заиков, О. В. Стоянов, С. Ю. Софьина. Квантово-химический расчёт некоторых молекул производных индена методом MNDO. Вестн. Казан. технол. ун-та. Т. 15, № 5, с. 15−17, 2012.
8. В. А. Бабкин, Д. С. Андреев, А. Н. Игнатьев, С. П. Белоусов, Г. Е. Заиков, Р. Я. Дебердеев, О. В. Стоянов. Геометрическое и электронное строение некоторых силоксандиолов. Вестн. Казан. технол. ун-та. Т. 15, № 6, с. 15−20, 2012.
9. В. А. Бабкин, А. А. Пристансков, Г. Е. Заиков, А. Ф. Яруллин. Теоретическая оценка кислотной силы некоторых алициклических олефинов. Вестн. Казан. технол. ун-та. Т. 15, № 8, с. 115−122, 2012.
10. В. А. Бабкин, Д. С. Андреев, Г. Е. Заиков, А. Ф. Яруллин. Квантово-химический расчёт некоторых молекул жидких кристаллов методом MNDO и AB INITIO. Вестн. Казан. технол. ун-та. Т. 15, № 8, с. 103−115, 2012.
11. В. А. Бабкин, Д. В. Сивоволов, А. Ф. Яруллин, Г. Е. Заиков. Квантово-химический расчет молекулы 1,1-дихлор-2,2,3-триметил-циклопропана методом MNDO. Вестн. Казан. технол. ун-та. Т. 15, № 10, с. 106−108, 2012.
12. В. А. Бабкин, Д. В. Сивоволов, С. Н. Русанова, Г. Е. Заиков. Квантово-химический расчет молекулы фенилциклопропана методом MNDO. Вестн. Казан. технол. ун-та. Т. 15, № 11, с. 22−24, 2012.
13. В. А. Бабкин, В. А. Белозеров, А. Ф. Яруллин, Г. Е. Заиков. Квантово-химический расчет молекулы 13,13-дибромбицикло [10,1,0] тридекана методом MNDO. Вестн. Казан. технол. ун-та. Т. 15, № 13, с. 105−106, 2012.
14. В. А. Бабкин, А. С. Серебрякова, Г. Е. Заиков, А. Ф. Яруллин. Квантово-химический расчет молекулы D-лимонена методом MNDO. Вестн. Казан. технол. ун-та. Т. 15, № 13, с. 107−108, 2012.
15. В. А. Бабкин, Д. Е. Забазнов, Г. Е. Заиков, С. Ю. Софьина. Квантово-химический расчет молекулы изопропилциклобутана методом MNDO. Вестн. Казан. технол. ун-та. Т. 15, № 13, с. 119−120, 2012.
© В. А. Бабкин — д-р хим. наук, проф. нач. научн. отдела Себряковского филиала Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета, Babkin_v. a@mail. ru- А. В. Игнатов — студ. Себряковского филиала Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета, А. Н. Игнатов — Лыткаринский завод оптического стекла, Московская область, referent@lzos. ru- М. Н. Гулюкин — Лыткаринский завод оптического стекла, Московская область- В. Ю. Дмитриев — асп. Волгоградского госуд. архитектурно-строительного университета, dmitriev1987@mail. ru- О. В. Стоянов — д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии пластических масс КНИТУ, ov_stoyanov@mail. ru- Г. Е. Заиков — д-р хим. наук, проф., Институт биохимической физики, РАН, Москва, chembio@sky. chph. ras. ru.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой