Межмолекулярные взаимодействия в системе H3PO4-ДМФА по данным молекулярно-динамического моделирования

Тип работы:
Диссертация
Предмет:
Физическая химия
Страниц:
128


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Актуальность работы. Изучение растворов& gt- является одной из важнейших задач современной физической химии, поскольку понимание процессов, происходящих в них, необходимо для успешного решения многих научных и практических задач. На современном этапе исследования жидкостей весьма актуально привлечение методов компьютерного моделирования, благодаря которым имеется возможность не только рассчитывать экспериментально наблюдаемые физико-химические свойства растворов, но и находить на молекулярном уровне причины возникновения особенностей этих свойств. Применяя такие методы можно рассчитать не только структурные, но и динамические параметры, с помощью которых могут быть объяснены результаты прямого эксперимента. В связи с этим компьютерное моделирование оказывается важным для корректной 1 интерпретации экспериментальных результатов, проверки адекватности существующих межмолекулярных и внутримолекулярных потенциалов взаимодействия, получения информации о процессах, происходящих в растворе на микроструктурном уровне.

Особый интерес для изучения представляют растворы протонных кислот (например, ортофосфорная кислота, Н3РО4) в органических растворителях, обладающих основными свойствами, т.к. в подобных системах возможно образование как молекулярных комплексов с водородной связью, так и ионных пар, способных к диссоциации. Изучение межмолекулярного взаимодействия и установление закономерностей изменения структуры жидкости при различной концентрации компонентов является актуальной задачей и имеет большое значение для понимания процессов переноса протона. Кроме того, растворы фосфорной кислоты в К, 1Ч-диметилформамиде (ДМФА) используются при создании протон -проводящих гелевых электролитов и мембран. Также заметим, что если эффекты гидратации фосфорной кислоты и ее ионов хорошо изучены, то данные о межмолекулярных взаимодействиях в органических растворителях практически отсутствуют.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с научным направлением Учреждения Российской академии наук Института химии растворов РАН & quot-Структура и динамика молекулярных и ион-молекулярных смесей& quot- (номер госрегистрации 01.2. 00 1 2 458). Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (Структура водородно-связанных комплексов кислот с апротонными растворителями, грант № 0803−288).

Цель работы. Изучение межмолекулярного взаимодействия и структуры в системе Н3РО4 — И^-диметилформамид во всей области составов при помощи квантово-химических методов расчета и методов компьютерного моделирования.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• определение структурных и энергетических параметров исходных молекул ДМФА и Н3РО4, а также ионов ДМФАН4 и Н2Р04 квантово-химическими методами расчета. Выбор расчетного метода и базисного набора для изучения водородносвязанных комплексов кислота — кислота и кислота — ДМФА. Исследование процесса образования водородной связи между Н3РО4 и ДМФА в газовой фазе-

• изучение структурных и энергетических характеристик Н3РО4, Н2Р04~, протонированной формы К,]Ч-диметилформамида (ДМФАН+) в ДМФА при бесконечном разбавлении путем проведения молекулярно-динамического моделирования-

• исследование водородных связей между компонентами в смеси Н3РО4-ДМФА во всей области составов методом молекулярно-динамического моделирования.

Научная новизна. Впервые путем ab initio расчетов изучены наиболее характерные для конденсированной фазы структуры комплексов (НзР04)2, Н3РО4-ДМФА и (Н3Р04)2-ДМФА. Проанализированы изменения геометрических параметров комплексов, оценены величины энергий межмолекулярных взаимодействий. Произведена квантово-химическая оценка переноса заряда в процессе образования водородной связи между Н3РО4 и ДМФА. Впервые методом молекулярно-динамического моделирования получены структурные и энергетические параметры Н3РО4,

— +

Н2РО4, ДМФАН в жидком ДМФА при бесконечном разбавлении, а также наиболее вероятные структуры водородносвязанных комплексов в смеси Н3РО4-ДМФА во всей области составов. Рассчитано среднее число водородных связей между молекулами кислоты, приходящееся на атом 0(=Р), и между Н3РО4 и ДМФА, приходящееся на атом 0(=С).

Практическая значимость. Полученная информация о структурных и энергетических характеристиках исследованных систем представляет интерес для развития теории кислотно-основных взаимодействий с участием слабых кислот, представлений о механизмах межмолекулярных взаимодействий и переносе протона в неводных средах.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на П-ой, Ш-ей и IV-ой Школе-семинаре «Квантово-химические расчеты: структура и реакционная способность органических и неорганических молекул& raquo- (Иваново, 2005, 2007, 2009) — XIV and XV Conference on the Chemistry of Phosphorus Compounds (Казань, 2005 и Санкт -Петербург, 2008) — Международной конференции молодых учёных по фундаментальным наукам & laquo-Ломоносов-2006»- (Москва, 2006) — Международной конференции по органической химии & laquo-Органическая химия от Бутлерова и Бейлыитейна до современности& raquo- (Санкт — Петербург, 2006) — Всероссийской конференции & laquo-Кинетика и механизм кристаллизации.

Нанокристаллизация. Биокристаллизация& raquo- (Иваново, 2006) — 10-th Y.A. Fock Meeting on Quantum and Computational Chemistry (Казань, 2006) — XVI International Conference on Chemical Thermodynamics и X International Conference on The Problems of Solvation and Complex Formation in Solutions (Суздаль, 2007) — XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Москва, 2007) — 20th International Conference on Chemical Thermodynamics (Warsaw, Poland, 2008) — II и III Региональной конференции молодых ученых & laquo-Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем& raquo- (Иваново, 2007, 2008) — 31st International Conference on Solution Chemistry (Innsbruck, Austria, 2009).

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа изложена на 127 страницах и состоит из введения, литературного обзора, описания методик квантово — химических методов расчета и компьютерного моделирования, обсуждения результатов, основных выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Работа содержит 37 рисунков и 24 таблицы.

1. Каплан И. Г. Введение в теорию межмолекулярных взаимодействий. М.: Наука, 1982. -312 с.

2. Бэкингем Э., Клаверье П., Рейн Р. Межмолекулярные взаимодействия: от двухатомных молекул до биополимеров. М.: Мир, 1981. 592 с.

3. Смирнова Н. А. Молекулярные теории растворов. JL: Химия, 1987. -336 с.

4. Молекулярные взаимодействия // Под ред. Ратайчака Г., Орвилла — Томаса У. Пер. с англ. М.: Мир, 1984. 600 с.

5. Соколова Е. П., Смирнова Н. А. Межмолекулярные взаимодействия. Основные понятия. СПб: СПбУ, 2008. — 225 с.

6. Симкин Б. Я., Шейхет И. И. Квантовохимическая и статистическая теория растворов. Вычислительные методы и их применение. М.: Химия, 1989. -256 с.

7. Mulliken R. S., Person W. В. Molecular complexes. N. У.: Wiley, 1969. -498 p.

8. Пиментел Дж., Мак Клеллан О. Водородная связь. Пер. с англ. под ред. В. М. Чулановского. М.: Мир, 1964. — 464 с.

9. Степанов Н. Ф. Водородная связь: как ее понимать // Соровский образовательный журнал. 2001.- Т. 7. — № 2. — С. 28−34.

10. Гурьянова Е. Н., Гольдштейн И. П., Ромм И. П. Донорно-акцепторная связь. М.: Химия, 1973. -400 с.

11. Водородная связь // Под. ред. Н. Д. Соколова. М.: Наука, 1981. 288 с.

12. Latimer W. М. Rodebush W. Н. Polarity and ionization from the stand point of the Lewis theory of valence // J. Am. Chem. Soc. — 1920. Vol. 42. -P. 1419−1433.

13. Lewis G. N. Valence and the structure of atoms and molecules. N. Y.: Chemical Catalog Co., 1923. -172 p.

14. Joesten M. D., Schaad L. J. Hydrogen Bonding. N. Y.: Marcel Dekker, inc., 1974. -622 p.

15. Jefrey G. A. An introduction to hydrogen bonding. N. Y.: Oxford University Press, 1997. 303 p.

16. Scheiner S. Hydrogen Bonding: A theoretical perspective. N. Y.: Oxford University Press, 1997. 375 p.

17. Allen M.P., Tildesley D.J. Computer Simulation of Liquids. Oxford: Oxford University Press, 1987. 385 p.

18. McQuarrie D. A. Quantum chemistry. Mill Valley: University Science Books, 1983. -517 p.

19. Chang Y. J. and Castner E. W. Femtosecond dynamics of Hydrogen -Bonding Solvents. Formamide and N methylformamide in Acetonitrile, DMF, and Water//J. Chem. Phys. — 1993. — V. 99. — № l. -P. 113−125.

20. Parr R. G., Yang W. Density functional theory of atoms and molecules. N. Y.: Oxford University Press, 1989. 346 p.

21. Koch W., Holthausen M.C. A chemist’s guide to density functional theory. Wiley-VCH: Weinheim, 2000. 294 p.

22. Broeckhove J., Lathouwers L. Time dependent quantum molecular dynamics. N. Y.: Plenum Press, 1992. — 391 p.

23. Foulkes W. M. C., Mitas L., Needs R. J., Rajagopal G. Quantum Monte Carlo simulations of solids // Rev. Mod. Phys. 2001. — V. 73. — P. 33−83.

24. Reed A. E., Weinstock R. B., Weinhold F. Natural population analysis // J. Chem. Phys. 1985. — V. 83. — P. 735−746.

25. Reed A. E., Curtiss L. A., Weinhold F. Intermolecular interactions from a natural bond orbital, donor acceptor viewpoint // Chem. Rev. — 1988. -Vol. 88. — № 6. — P. 899−926.

26. Morokuma K., Kitaura K. // Chemical applications of electrostatic potentials / Ed. By P. Politzer, D.G. Truhlar. N. Y.: Plenum Press, 1981. -P. 215−242.

27. Mulliken R.S., Ermler W.S. Diatomic molecules: results of ab initio calculations. N. Y.: Academic press, 1977. 197 p.

28. Stevens W. J., Fink W. H. Frozen fragment reduced variational space analysis of hydrogen bonding interactions. Application to the water dimer // Chem. Phys. Lett. 1987. Vol. 139. — P. 15−22.

29. Hobza P., Havlas Z, Improper, blue-shifting hydrogen bond // Teor. Chem. Acc. 2002. — Vol. 108. — P. 325−334.

30. Bader R.W.F. Atoms in molecules. A quantum theory. N. Y.: Oxford University Press, 1990. — 438 p.

31. Popelier P.L.A. Characterization of a dihydrogen bond on the basis of the electron density // J. Phys. Chem. A. 1998. — Vol. 102. — № 10. — P. 18 731 878.

32. Wormer P. E. S., van der Avoird A. Forty years of ab initio calculations on intermolecular forces. Ch. 37 in: Theory and Applications of Computational Chemistry: The First Forty Years. I Ed. by C. Dykstra et al. Elsevier B.V. (2005). -1308 p.

33. Минкин В. И., Симкин Б. Я., Миняев Р. М. Квантовая химия органических соединений. Механизмы реакций. М.: Химия, 1986. -248 с.

34. Жидомиров Г. М., Багатурьянц А. А., Абронин И. А. Прикладная квантовая химия. Расчеты реакционной способности и механизмов химических реакций. М.: Химия, 1979. — 296 с.

35. Минкин В. И., Симкин Б. Я., Миняев Р. М. Теория строения молекул. М.: Высшая школа, 1979. — 407 с.

36. Schaefer Н. F. The Electronic Structure of Atoms and Molecules. A Survey of Rigorous Quantum Mechanical Results. Reading, Massachusetts, Addison-Wesley Publ., 1972. 435 p.

37. Csizmadia I. G. Theory and Practice of MO Calculation on Organic Molecules. Amsterdam, Elsevier, 1976. 378 p.

38. Заградник Р., Поляк P. // Основы квантовой химии. М.: Мир, 1979. -263 с.

39. Hehre W. J. Ab initio molecular orbital theory // Acc. Chem. Res. 1976. -Vol. 9. -№ 11. -P. 399−406.

40. Carsky P., Urban M. Ab initio Calculations, Lecture Notes in Chemistry. Belin, Springer-Verlag, 1980. V. 16. — 247 p.

41. Schaefer H. F. Applications of Electronic Structure Theory. N. Y.: Plenum Press, 1977. p. 461.

42. Щембелов Г. А., Устынюк Ю. А., Мамаев В. М. Квантовохимические методы расчета молекул. М.: Химия, 1980. — 256 с.

43. Мак-Вини Р., Сатклиф Б. Квантовая механика молекул. — М.: Мир, 1972. -380 с.

44. Head-Gordon М., Head-Gordon Т. Analytic МР2 Frequencies Without Fifth Order Storage: Theory and Application to Bifurcated Hydrogen Bonds in the Water Hexamer // Chem. Phys. Lett. 1994. — Vol. 220. — P. 122 128.

45. Johnson B. G., Gill P. M. W., Pople J. A. The performance of a family of density functional methods // J. Chem. Phys. 1993. — Vol. 98. — P. 56 125 626.

46. Versluis L., Ziegler T. The determination of molecular structures by DFT. The evaluation of analytical energy gradients by numerical integration. // J. Chem. Phys. 1988. — Vol. 88. — P. 322.

47. Ziegler T. Approximate Density Functional Theory as a Practical Tool in Molecular Energetics and Dinamics // Chem. Rev. 1991. — Vol. 91. — P. 651.

48. Dreizler R. M., Gross E. K. U. Density functional theory. Berlin, Germany: Springer- Verlag, 1990. 302 p.

49. Hehre W. J., Stewart R. F., Pople J. A. Self-Consistent Molecular-Orbital Methods. I. Use of Gaussian Expansions of Slater-Type Atomic Orbitals // J. Chem. Phys. 1969. — Vol. 51. — № 6. — P. 2657−2664.

50. Binkley J.S., Pople J.A., Hehre W.J. Self-Consistent Molecular Orbital Methods. Small Split-Valence Basis Sets for First-Row Elements // J. Am. Chem. Soc. 1980. — Vol. 102. — P. 939.

51. Visentin T., Kochanski E., Dedieu A. Intermolecular interactions of dichloromethane with Pd (IV) organometallic compounds: can we small basis sets in ab initio MP2 and DFT calculations // J. Mol. Struct. Vol. 431.- 1998. -P. 255−265.

52. Lowdin P. -O. The non-orthogonality problem connected with the use of atomic wave functions in the theory of molecules and crystals // J. Chem. Phys. 1950. — Vol. 18. — P. 3365−3375.

53. Davidson E. R. Reduced density matrices in quantum chemistry. N. Y.: Academic Press, 1976. 135 p.

54. Weinhold F., Landis C. R. Natural bond orbitals and extensions of localized bonding concepts // Chem. Educ. Res. Pract. Eur. 2001. — Vol. 2. -P. 91−104.

55. Foster J. P., Weinhold F. Natural hybrid orbitals // J. Am. Chem. Soc. -1980. Vol. 102. — № 24. — P. 7211−7218.

56. Reed A. E., Weinhold F. Natural localized molecular orbitals // J. Chem. Phys. 1985. — Vol. 83. — № 4. — P. 1736−1740.

57. Weinhold F. // Encyclopedia of computational chemistry / Ed. by Schleyer P.V.R., Allinger N.L., Clark T., Gasteiger J., Kollman P.A., Schaefer H.F., Schreiner P.R. Chichester: John Wiley & Sons, 1988. Vol. 3. — P. 17 921 811.

58. Weinhold F, Landis C. R. Valency and Bonding. A Natural Bond Orbital Donor Acceptor Perspective. Cambridge University Press: Cambridge, 2005. -749 p.

59. Alabugin I.V., Manoharan M., Peabody S., Weinhold. F Electronic basis of improper hydrogen bonding: a subtle balance of hyperconjugation and regydridization // J. Am. Chem. Soc. 2003. -Vol. 125. — P. 5973−5987.

60. Weinhold. F Nature of H-bonding in cluster, liquids and enzymes: an ab initio, natural bond orbital perspective // J. Mol. Struct. (Theochem). -1997. Vol. 398−399. — P. 181−197.

61. Glendening E. D., Reed A. E., Weinhold. F NBO 3.0 Program manual. University of Wisconsin. Madison, 1998.

62. Allen M.P., Tildesley D. J Computer Simulation in Chemical Physics. -Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. 1992. — 519 p.

63. Lykos P., Ed. Computer Modeling of Matter. American Chemical Society. Washington, DC, 1978.

64. Ciccoti G., Hoower W. G. Molecular Dynamics simulation of Statistical Mechanical Systems, International school of Physics «Enrico Fermi». Varenna, 1985. -219 p.

65. Ciccotti G., Ferrario M., Ryckaert J.P. Molecular Dynamics of Rigid Systems in Cartesian Coordinates A General Formulation // Mol. Phys. -1982. Vol. 47. — P. 1253−1264.

66. Spackman M.A. A Simple Qualitative Model of Hydrogen Bonding Application to Krove Complex System // J. Phys. Chem. 1987. — Vol. 91. -№ 12. -P. 3179−3186.

67. Hermans J., Pathiaseril A., Anderson A. Excess Free Energy of Liquid from Molecular Dynamics Simulation: Application to Water Models // J. Am. Chem. Soc. 1988. — Vol. 110. — № 18. — P. 5982−5986.

68. Edelstaff P.A. An Introduction to the Liquid State. L.: Academic Press, 1967.

69. Garsia- Viloca M., Gao J., Farplus M., Truhlar D.G. How enzymes work: Analysis by modern reaction rate theory and computer simulations // Science. 2004. — Vol. 303. — P. 186−195.

70. Jorgensen W. L., Madura J. D., Swenson C. J. Optimized intermolecular potential functions for liquid hydrocarbons // J. Am. Chem. Soc. 1984. -Vol. 106. -P. 6638−6646.

71. Jorgensen W. L., Maxwell D. S., Tirado-Rives J. Development and Testing of the OPLS All-Atom Force Field on Conformational Energetics and Properties of Organic Liquids // J. Am. Chem. Soc. 1996. — Vol. 118. — P. 11 225−11 236.

72. Keyes T. Neighborship structure and dynamics in supercooled liguids // J. Chem. Phys. 1999. — Vol. 110. — P. 1097−1105.

73. Hanke C. G., Atamas N. A., Lynden Bell R. M. Solvation of small molecules in imidazolium ionic liquids: a simulation study // Green Chem. -2002. -Vol. 4. -P. 107−111.

74. Gutowski H. L., Holm S. H. Rcete Processes and Nuclear Magnetic Resonance Spectra. II. Hindered Internal Rotation of Amides // J. Chem. Phys. 1956. — Vol. 25. — P. 1228−1234.

75. Вилков JI. В., Акишин П. А., Персикова В. М. Электронографическое исследование строения молекул соединений трехвалентного азота: диметилформамида и N-метилпирола. // Ж. структ. химии. 1962. — Т. 3. -№ 1. -С. 5−9.

76. Дуров В. А. О структуре и диэлектрических свойствах жидких N -монозамещенных амидов // Ж. физ. хим. 1981. — Т. 55. — № 11. — С. 306−330.

77. Rabinowitz М., Pines A. Hindered Internal Rotation and Dimerization of N, N Dimethylformamide in Carbon Tetrachloride // J. Am. Chem. Soc. -1969. — Vol. 91. — P. 1585−1589.

78. Vassilev N. G., Dimitriov V. S. Ab Initio Study of the Barrier to Internal Rotation in Simple Amides. 1. N, N-Dimethylformamide and N, N-Dimethylcarbamic Halogenides. // J. Mol. Struct. 1999. — Vol. 484. — P. 39−47.

79. Jorgensen W. L., Swenson C. J. Optimized Intermolecular Potential Functions for Amides and Peptides. Structure and Properties of Liquid Amides // J. Am. Chem. Soc. 1985. — Vol. 107. — № 3. — P. 569−578.

80. Jorgensen L., Swenson C. J. Optimized Intermolecular Potential Functions for Amides and Peptides. Hydration of Amides // J. Am. Chem. Soc. -1985. Vol. 107. — № 6. — P. 1489−1496.

81. Dimitrov V. S., Ladd J. A. Dynamic NMR: comparison of the experimental barriers to internal rotation in A^TV-dimethylformamide with those calculated by the ab initio SCF MO method // J. Mol. Struct. 1987. — Vol. 159. -P. 107−112.

82. Steele D., Quatermain A. The vibrational spectra of amides-II. The force field and isotopic shifts of iV, yV-dimethyl formamide // Spectrochim. Acta. -1987. Vol. 43. — № 6. — P. 781−789.

83. Lei Y, Li H., Pan H., Han S. Structures and Hydrogen Bonding Analysis of N, N Dimethylformamide and N, N — Dimetliylformamide — Water Mixtures by Molecular Dynamics Simulations // J. Phys. Chem. A. — 2003. -Vol. 107. — № 10. — P. 1574−1583.

84. Faurskov Nielsen O., Christensen D.H., Rasmussen O.H. Low-Frequency Vibrational Spectra of Some Hydrogen-Bonded Amides // J. Mol. Struct. -1991. -Vol. 242. -P. 273−282.

85. Durgaprasad G., Sathyanarayana D. N., Patel C. C. Infrared Spectra and Normal Vibrations of N, N dimethylformamide and N, N -dimethylthioformamide // Bull. Chem. Soc. Jpn. — 1971. — Vol. 44. — P. 316 322.

86. Marcus Y. Ion solvation. Chichester etc.: Wiley, 1985. 306 p.

87. Puhovski Y. P., Safonova L. P., Rode B. M. Molecular dynamic simulations of a liquid formamide and N, N-dimethylformamide with new quantum mechanical potential // J. Mol. Liquids. 2003. — Vol. 103−104. -P. 15−31.

88. Gao J., Pavelites J. J., Habibollazadeh D. Simulation of Liquid Amides Using a Polarizable Intermolecular Potential Function // J. Phys. Chem. -1996. Vol. 100. — № 7. — P. 2689−2697.

89. Gurunadham G., Thyagarajan G. Intensity studies of raman bands of dimethylformamide (DMF) and dimethylsulphoxide (DMSO) in solutions of different concentrations // Indian J. Pure Appl. Phys. 1982. — Vol. 20. -P. 886−890.

90. Галиярова H. M., Шахпаронов M. И. Физика и физикохимия жидкостей -M.: МГУ. 1980. Вып. 4. — С. 57−74.

91. Konrat R., Sterk Н. 13С NMR Relaxation and Molecular Dynamics. Overall Movement and International Rotation of Methyl Groups in N, N -Dimethylformamide // J. Phys. Chem. 1990. — Vol. 94. — P. 1291−1293.

92. Ohtaki H., Iton S., Yamaguchi I., Ishiguro S., Rode B.M. Structure of liquid N, N-dimethylformamide studied by means of X-ray diffraction // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1983. — Vol. 56. — P. 3406−3409.

93. Kamlet M. J., Taft R. W. The Solvatochromic Comparison Method. 1. The ?-Scale of Solvent Hydrogen-Bond Acceptor (HBA) Basicities. // J. Am. Chem. Soc. 1976. — Vol. 98. — № 2. — P. 377−383.

94. Kamlet M. J., Abboud J. -L. M., Taft R. W. The Solvatochromic Comparison Method. 6. The D-Scale of Solvent Polarities // J. Am. Chem. Soc. 1977. — Vol. 98. — № 18. — P. 6027−6038.

95. Taft R. W., Kamlet M. J. The Solvatochromic Comparison Method. 2. The The ?-Scale of Solvent Hydrogen-Bond Donor (HBD) Acidities // J. Am. Chem. Soc. 1976. — Vol. 98. — № 10. — P. 2886−2894.

96. Taft R. W., Abboud J. -L. M., Kamlet M. J., Abraham M. H. Linear Solvation Energy Relations // J. Sol. Chem. 1985. — Vol. 14. — № 3. — P. 153−186.

97. Puhovski Y. P., Rode В. M. Structure and dynamics of liquid formamide // J. Chem. Phys. 1995. — Vol. 190. — P. 61−82.

98. Gutman U., Wychera E. Coordination reaction in nonaqueous solution the role of the donor strengh // Inorg. Nucl. Chem. Letters. 1966. — Vol. 2. -№ 9. — P. 257−260.

99. Дей К., Селбин Д. Теоретическая неорганическая химия. М.: Химия, 1969. -432 с.

100. Zhang L., Li Н., Wang Y., Ни X. Characterizing the Structural Properties of N, N dimethylformamide — Based Ionic Liquid: Density-Functional Study // J. Phys. Chem. B. — 2007. — Vol. 111. — P. 11 016−11 020.

101. Zhang В., Cai Y., Мои X., Lou N., Wang X. Density functional and multiphoton ionization studies of N, N dimethylformamide — (methanol), clusters // Chem. Physics. — 2002. — Vol. 280. — P. 229−238.

102. Хомяков Е. И., Авдеев В. П., Никуашина Н. И., Попова Е. Н. Изучение объемных свойств и диэлектрической проницаемости системы метилэтилкетон — диметидформамид. Деп. в ОНИИТЭХИМ. Черкассы. 10. 05. 84. № 417-П84 Деп. — 21с.

103. Range К., McGrath М., Lopez X. and York D. M. The structure and stability of biological metaphosphate, phosphate and phosphoranecompounds in the gas phase and in solution // J. Am. Chem. Soc. 2004. -Vol. 126. — P. 1654−1665.

104. Hayes D. M, Kollman P. A., Rothenberg S. A Conformational Analysis of H3PO4, H2P04″, HPO42″ and Related Model Compounds // J. Am. Chem. Soc. 1977. — Vol. 99. — № 7. — P. 2150−2154.

105. Stefan T., Janoschek R. How Relevant are S=0 and P=0 Double Bonds for the Description of the Acid Molecules H2S03, H2S04 and H3PO4, respectively. // J. Mol. Model. 2000. — № 6. — P. 282−288.

106. Tromp R. H., Spieser S. H., Neilson G. W. A Neutron Diffraction and Computer Modeling Study of Interatomic Structure of Phosphoric Acid. // J. Chem. Phys. 1999. — V. 110. — № 4.- -P. 2145−2150.

107. Stillinger F. H., Weber T. A., David C. W. Application of the Polarization Model to the Study of Phosphoric Acid Media // J. Chem. Phys. 1982. -Vol. 76. — № 6. -P. 3131−3143.

108. Souhassou M., Espinosa E., Lecompte C., Blessing R. H. Experimental Electron Density in Crystalline H3PO4 // J. Acta Cryst. 1995. — B51. — P. 661−668.

109. Asfln R.E., Denisov G.S., Tokhadze K.G. The infrared spectra and enthalpies of strongly bound dimers of phosphinic acids in the gas phase. (CH2Cl)2POOH and (C6H5)POOH // J. Mol. Struct. 2002. — Vol. 608. — P. 161−168.

110. Gonzalez L., Mo O., Yanez M., Elguero J. Very strong hydrogen bond in neutral molecules: The phosphinic acid dimers // J. Chem. Phys. 1998. -Vol. 109. -P. 2685−2693.

111. Smith P. J., Brown W. E. Lehr J. Structure of Crystalline Phosphoric Acid // J. Am. Chem. Soc. 1955. — Vol. 77. — P. 2728−2730.

112. Wertz D. L. and Cook G. A. Phosphoric Acid Solutions. I: Molecular Association in 57,8 Molal Aqueous Solution // J. Sol. Chem. 1985. — Vol. 14. -№ 1. — P. 41−47.

113. Fadeeva Yu. A., Shmukler L. E., Demina L. I., Gorbunova Yu. G., Safonova L. P., Tsivadze A. Yu. Ortophosphoric Acid N, N-Dimethylformamide System: IR Study // Russ. J. Coord. Chem. — 2003. -Vol. 29. -№ 7. P. 551−554.

114. Fadeeva J.A., Shmukler L.E., Safonova L.P., Kinchin A.N. Thermodynamic investigation of the orthophosphoric acid N, N-dimethylfonnamide system // J. Mol. Liquids. — 2005. — Vol. 121. — № 1. — P. 53−57.

115. Hojo M., Hasegawa H., Chen Z. Aggregation of Phosphoric Acids, Phenyl Dihydrogenphosphate, and Related Organophosphorus Acids in Conductometric Titration with Triethylamine in DMF // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1996.- Vol. 69.- P. 2215−2220.

116. Ван Везер Фосфор и его соединения. М.: Изд-во иностранной литературы, 1962. 388 с

117. Moss G. R., Souhassou M., Blessing R. H., Espinosa E., Lecomte C. Computational Studies of Cristalline Н3Р04 // J. Acta Cryst. 1995. — B51. -P. 650−660.

118. Корбридж Д. Фосфор: Основы химии, биохимии, технологии. М.: Мир, 1982. — 680 с.

119. Постников H. Н. Термическая фосфорная кислота. М.: Химия, 1970. -304 с.

120. Иванов А. А. Электропроводность водных растворов кислот и гидроксидов // Изв. ВУЗов Химия и хим. технология. 1989. — Т. 32. -№ 10. -С. 3−16.

121. Der-Tau Chin, Howard H. Chang On the conductivity of phosphoric acid electrolyte I I J. Appl. Electrochem. 1989. — Vol. 19. — P. 95−99.

122. Cherif M., Mqaidi A., Ammar N., Abderrabba M., Furst W., Modelling of the equilibrium properties of the system H3PO4-H20: representation of VLE and liquid phase composition // Fluid Phase Equilib. 2000. — Vol. 175. -№ 1−2. -P. 197−212.

123. Cherif M., Mqaidi A., Ammar N., Vallee G., Furst W. A New Investigation of Aqueous Orthophosphoric Acid Speciation Using Raman Spectroscopy // J. Sol. Chem. 2000. — Vol. 29. — P. 255−269.

124. Caminitri R., Cucca P., Atzei D. Phosphate water interactions in concentrated aqueous phosphoric acid solutions // J. Phys. Chem. — 1985. -Vol. 89. -№ 9. -P. 1457−1460.

125. Aihara Y., Sonai A., Hattori M., Hayamizi K. Ion Conduction Mechanisms and Thermal Properties of Hydrated and Anhydrous Phosphoric Acids Studied with 1H, 2H, and 31P NMR // J. Phys. Chem. B. 2006. — Vol. 110. -P. 24 999−25 006.

126. Kameda Y., Sugawara K., Hosaka T. Usuki Т., Uemura O. Hydrogen -Bonded Structure in Concentrated Aqueous Phosphoric Acid Solutions // Bull. Chem. Soc. Jpn. 2000. — Vol. 73. — P. 1105−1112.

127. Ebner C., Onthong U., Probst M. Computational study of hydrated phosphate anions // J. Mol. Liquids. 2005. — Vol. 118. — P. 15−25.

128. Bandyopadhyay G., Lahiri S.C. First dissociation constant of phosphoric acid in non-aqueous solvents // Int. J. Res. Phys. Chem. Chem. Phys. -2002. -Vol. 216. -P. 729−735.

129. Крестов Г. А., Афанасьев B.H., Ефремова JI.C. Физико-химические свойства бинарных растворителей: Справ, изд., Химия, Ленинград, 1988. -688 с.

130. Dobele G., Rossinskaja G., Telysheva G., Meier D., Faix O. Cellulose dehydration and depolymerization reactions during pyrolysis in the. presence of phosphoric acid // J. Analytical and Applied Pyrolysis. 1999. -Vol. 49. -№ 1−2. — P. 307−317.

131. Wei S., Kumar V., Banker G. S. Phosphoric acid mediated depolymerization and decrystallization of cellulose: Preparation of low crystallinity cellulose — A new pharmaceutical excipient // Int. J. Pharmaceutics. 1996. — Vol. 142. — № 2. — P. 175−181.

132. Raducha D., Wieczorek W., Florjanczyk Z., Stevens J.R. Nonaqueous H3PO4- Doped Gel Electrolytes // J. Phys. Chem. 1996. — Vol. 100. — № 51. -P. 20 126−20 133.

133. Zhaoxiang Wang, Biying Huang, Zhonghua Lu, Sumin Wang, Rongjian Xue, Liquan Chen Vibrational spectroscopic studies of interactions between LiC104 and the plasticizer dimethylformamide // Solid State Ionics. 1996. — Vol. 92. — № 3−4. — P. 265−271.

134. Фадеева Ю. А. Межмолекулярные и ион-молекулярные взаимодействия в системе ортофосфорная кислота N, N-диметилформамид. Дис. канд. хим. наук: 02. 00. 04. Иваново. 2003. -134 с.

135. Фадеева Ю. А., Шмуклер Л: Э., Сафонова Л. ГГ. Физико химические свойства системы Н3РО4 — Ы,№диметилформамид // Жури. общ. химии. — 2004. — Т. 74. — Вып. 2. — С. 197−201.

136. Шмаков В. А., Иванов Н. В. Термохимия, растворов ортофосфорной кислоты // Жури. общ. химии 1991. — Т. 61. — № 7. — С. 1545−1551.

137. Цветков В. Г., Цветкова Л. Я., Шабарова Е. А. Эптальгшя смешения серной кислоты: с некоторыми органическими соединениями и кислотами // Журн. общ. химии 1986. — Т. 56. — № 9. — С. 1962−1967.

138. Цветков В. F.,. Сопин В: Ф., Шабарова Е. А., Марченко Е. Hi Энтальпия смешения азотной кислоты с некоторыми кислотами // Журн- общ. химии.- 1986. Т. 56-- № 31- С. 537−540. ':

139. Сафонова- Л. П., Фадеева5 ТО. А., Пряхйн А. А: Константы диссоциации^ фосфорной кислоты в смеси N^N-диметилформамидвода // Жури. физ. химии. 2009. — Т. 83. — № 10. — С. 1932−1935.

140. Ilczyszvn М.М., Ratajczak Н. Polarized’vibrational- spectra of Bet-H3P04 single crystal. Part-1. Antiferrodistortive phase // J. Mol. Struct. 1996 Vol. 375. -P- 213−222.

141. Ilczyszyn M. M. Polarised infrared- reflection spectra of betaine ortho -. phosphoric acid complexes and nature of its hydrogen bonds // J. Mol. Struct.- 2002. V. 611. — P. 119−1-291? '

142. Wilson С. C, Morrison C. A. Structural and theoretical investigations of short hydrogen bonds: neutron diffraction and plane — wave DFT calculations of urea phosphoric, acid // Chem. Physics better. — 2002. -Vol. 362. — P. 86−89: '

143. Krawietz T. R. ,'Lin P., Lotterhos К. E., Torres P. D., Barich D. H., Clearfield A., Haw J. F. Solid: Phosphoric Acid Catalyst: A Multinuclear NMR and Theoretical Stud)' // J. Am. Chem. Soc. 1998. — Vol. 120. — P. 8502−8511.

144. Lagier С. M., Zuriaga M., Monti G., Olivieri A. C. Urea Phosphoric acid complex studied by variable temperature 31P NMR spectroscopy and semiempirical calculations // J. Phys. Chem. Solids. — 1996. — Vol. 57. — № 9. -P. 1183−1190.

145. Gaussian 98, Revision A.7., Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegelc H.B., Scuseria G.E., Gaussian, Inc. Pittsburg, PA, 1998.

146. Gaussian 03, Revision B. 03, M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel et. al., Gaussian, Inc. Pittsburg PA, 2003.

147. Hansen J. P., McDonald I. R. Theory of Simple Liquids. Academic Press. Second Edition, 1986. 431 p.

148. Haberlandt R., Frietzsche S., Peinel G., Heinzinger K. Molecular Dynamic. Grundlagen und Anwendungen. Vieweg. Braunschweig, 1995. 252 p.

149. Hagler А. Т., Huler E., Lifson S. Energy functions for peptides and proteins. I. Derivation of a consistent force field including the hydrogen bond from amide crystals // J. Am. Chem. Soc. 1974. — Vol. 96. — № 17. -P. 5319−5327.

150. Hagler А. Т., Lifson S. Energy functions for peptides and proteins. II. Amide hydrogen bond and calculation of amide crystal properties // J. Am. Chem. Soc. 1974. — Vol. 96. — № 17. — P. 5327−5335.

151. Юхневич Г. В., Тараканова Е. Г., Цой О. Ю., Либрович Н. Б., Кислина И. С. // Журн. структ. химии. 2005. — Т. 46. — № 1. — С. 18−25.

152. Gilli P., Bertolasi V., Ferretti V., Gilli G. Covalent Nature of the Strong Homonuclear Hydrogen Bond. Study of the 0-H.0 System by Cristal Structure Correlation Methods // J. Am. Chem. Soc. 1994. — Vol. 116. — P. 909−915.

153. Behmel P., Jones P.G., Sheldrick G.M., Ziegler M. Studies on the molecular structure of carboxamide compounds of hexabromotelluric acid (H2TeBr6) //J. Mol. Struct. 1980. — Vol. 69. — P. 41−51.

154. Fadeeva J.A., Bria M., Idrissi A., Shmukler L.E., Safonova L.P. NMR studies in phosphoric acid N, N-dimethylformamide system // Abstract of International Symposium and Summer School «NMR in Life Sciences». St. Petersburg. Russia, 2007. — P. 67.

ПоказатьСвернуть

Содержание

I. ВВЕДЕНИЕ.

II. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

11.1. Межмолекулярные взаимодействия в конденсированных системах. Водородная связь.

11.2. Квантово-химические методы расчета структуры молекул.

11.4. Некоторые теоретические положения метода молекулярно-динамического моделирования. Выбор потенциала межмолекулярного взаимодействия.

11.5. Структура и свойства 1Ч, Ы-диметилформамида.

II.6 Структура и свойства ортофосфорной кислоты и ее растворов в органических растворителях.

III. МЕТОДИКА КОМПЬЮТЕРНЫХ РАСЧЕТОВ.

IV. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

IV. 1. Квантово-химические расчеты.

IV. 1.1. Структурные и электронные характеристики Н3Р04, Н2Р

ДМФА и ДМФАН+.

IV. 1.2. Структура комплексов, образованных фосфорной кислотой и

NjN-диметилформамидом.

IV.2. Структурные и энергетические характеристики Н3РО4, Н2РО4″, ДМФАН+ в NjN-диметилформамиде по данным молекулярнодинамического моделирования.

IV.3 Молекулярно-динамическое моделирование растворов фосфорная кислота — М, М-диметилформамид во всей области составов.

V. ОСНОВНЫЕ ИТОГИ И ВЫВОДЫ.

Заполнить форму текущей работой