Научные статьи \ Математика. Естественные науки \ Химия. Кристаллография. Минералогия \ Органическая химия

Квантово-химический расчет некоторых циклопропанов методом AM1

Квантово-химический расчет некоторых циклопропанов методом AM1

Бабкин Владимир Александрович Авраменко Александр Игоревич Фомичев Валерий Тарасович Заиков Геннадий Ефремович

Журнал: НБИ технологии @nbi-technologies

Рубрика: Технико-технологические инновации

Статья в выпуске: 1 (8), 2013 года.

Бесплатный доступ

Впервые выполнен квантово-химический расчет некоторых циклопропанов 1,1-дих-лор-2-п-хлорфенил-2-метилциклопропана, 1,1-дихлор-2-фенилциклопропана, 1-метил-1ви-нил-2,2-дихлорциклопропана методом AM1 с оптимизацией геометрии по всем параметрам стандартным градиентным методом. Получено оптимизированное геометрическое и электронное строение этих соединений. Теоретически оценена его кислотная сила (20 J рКа J 26). Установлено, что молекула 1,1-дихлор-2-п-хлорфенил-2-метилциклопропана относится к классу очень слабых кислот (pKa > 14).

квантово-химический расчет \ метод am1 \ 1-дихлор-2-п-хлорфенил-2-метилциклопропана \ 1-дихлор-2-фенилциклопропан \ 1-метил-1винил-2 \ 2-дихлорциклопропан

Похожие статьи в разделе Органическая химия

Квантово-химический расчет молекул метилциклобутана и этилциклобутана методом AM1
Квантово-химический расчет молекул метилциклобутана и этилциклобутана методом AM1

Бабкин Владимир Александрович, Игнатов Алексей Викторович, Фомичев Валерий Тарасович, Заиков Геннадий Ефремович

Quantumchemical calculation of some diols by method MNDO
Quantumchemical calculation of some diols by method MNDO

Babkin Vladimir Aleksandrovich, Ignatov Alexey Viktorovich, Zakharov Dmitry Sergeyevich, Zaikov Gennady Efremovich, Fomichev Valery Tarasovich, Belousov Andrey Sergeyevich, Gulyukin Mikhail Nikolaevich, Ignatov Alexander Nikolaevich, Titova Evgenia Stanislavovna

Квантово-химический расчет молекул некоторых соединений с малыми циклами методом AM1
Квантово-химический расчет молекул некоторых соединений с малыми циклами методом AM1

Бабкин Владимир Александрович, Быкова Татьяна Сергеевна, Фомичев Валерий Тарасович, Наумова Галина Алексеевна, Заиков Геннадий Ефремович

Квантово-химический расчет молекулы 4-дифторметокси-2-этилсульфанил-1, 3-дигидропиримидина методом AB INITIO
Квантово-химический расчет молекулы 4-дифторметокси-2-этилсульфанил-1, 3-дигидропиримидина методом AB INITIO

Бабкин Владимир Александрович, Андреев Дмитрий Сергеевич, Фомичев Валерий Тарасович, Титова Евгения Станиславовна

Об электронной структуре мономеров катионной полимеризации 4, 6-диметилиндена и 5, 7-диметилиндена
Об электронной структуре мономеров катионной полимеризации 4, 6-диметилиндена и 5, 7-диметилиндена

Бабкин Владимир Александрович, Андреев Дмитрий Сергеевич, Петров Владислав Владимирович, Стоянов Олег Владиславович

Синтез и строение гексахлорцирконата (4-фторбензил)трифенилфосфония [Ph3PCH2C6H4F-4][ZrCl6]
Синтез и строение гексахлорцирконата (4-фторбензил)трифенилфосфония [Ph3PCH2C6H4F-4][ZrCl6]

Шарутин Владимир Викторович, Шарутина Ольга Константиновна, Рыбакова Анастасия Владимировна, Ельцов Олег Станиславович

Короткий адрес: https://sciup.org/14968273

IDS: 14968273   |   УДК: 547.854.83:544.183.25

Quantum and chemical calculation of some cyclopropanes by AM1 method

For the first time it is executed quantum chemical calculation of some cyclopropanes of 1,1-dihlor-2-p-hlorphenyl-2-methylcyclopropane, 1,1-dihlor-2-phenylcyclopropane, 1-methyl-1vinil-2,2-dihlorcyclopropane by method AM 1 with optimization of geometry on all parameters. The optimized geometrical and electronic structure of this connections is received. Acid force of 1,1-dihlor-2-p-hlorphenyl-2-methylcyclopropane, 1,1-dihlor-2-phenylcyclopropane, 1-methyl-1vinil-2,2-dihlorcyclopropane is theoretically appreciated. It is established, than it to relate to a class of very weak H-acids (+20 ≤ рКа ≤ +26, where pKa-universal index of acidity).

Текст научной статьи Квантово-химический расчет некоторых циклопропанов методом AM1

Целью настоящей работы является выполненный методом AM1 с оптимизацией геометрии по всем параметрам стандартным градиентным методом, встроенным в PC GAMESS [4], квантово-химический расчет некоторых циклопропанов – 1,1-дихлор-2-п-хлорфенил-2-метилциклопропа-на, 1,1-дихлор-2-фенилциклопропана, 1-ме-тил-1винил-2,2-дихлорциклопропана [2], в приближении изолированных молекул 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 некоторых циклопро-

панов 1,1-дихлор-2-п-хлорфенил-2-метил-циклопропана, 1,1-дихлор-2-фенилциклопро-пана, 1-метил-1винил-2,2-дихлорциклопро-пана получены методом AM1 и показаны на рисунках 1–3 и в таблицах 1–4. Используя известную формулу рКа = 47.74 – 154.949 q maxH+ [1] (0,14 <  q max H+ <  0,18-максимальный заряд на атоме водорода, рКа – универсальный показатель кислотности, см. табл. 1), находим значение кислотной силы.

Таким образом, нами впервые выполнен квантово-химический расчет некоторых циклопропанов 1,1-дихлор-2-п-хлорфенил-2-ме-тилциклопропана, 1,1-дихлор-2-фенилциклоп-ропана, 1-метил-1винил-2,2-дихлорциклопро-пана методом AM1. Получено оптимизированное геометрическое и электронное строение этих соединений. Теоретически оценена их кислотная сила +20 <  рКа <  +26. Установлено, что 1,1-дихлор-2-п-хлорфенил-2-метилциклопропана, 1,1-дихлор-2-фенилцик-лопропана, 1-метил-1винил-2,2-дихлорциклоп-ропана относятся к классу очень слабых Н-кислот (pKa > 14).

Н19

Рис. 1. Геометрическое и электронное строение молекулы 1,1-дихлор-2-п-хлорфенил-2-метилциклопропана (Е0= -228 508 кДж/моль, Еэл= -1 018 155 кДж/моль)

Таблица 1

Оптимизированные длины связей, валентные углы и заряды на атомах молекулы

1,1-дихлор-2-п-хлорфенил-2-метилциклопропана

Длины связей

R,A

Валентные углы

Град

Атом

Заряды на атомах молекулы

C(2)-C(1)

1.40

C(3)-C(1)-C(2)

120

C(1)

-0.04

C(3)-C(1)

1.40

C(4)-C(2)-C(1)

120

C(2)

-0.11

C(4)-C(2)

1.39

C(5)-C(3)-C(1)

120

C(3)

-0.13

C(5)-C(3)

1.39

C(6)-C(4)-C(2)

121

C(4)

-0.11

C(6)-C(4)

1.40

C(7)-C(6)-C(4)

121

C(5)

-0.11

C(6)-C(5)

1.40

C(8)-C(7)-C(6)

122

C(6)

-0.06

C(7)-C(6)

1.47

C(9)-C(7)-C(6)

122

C(7)

-0.11

C(8)-C(7)

1.50

Cl(10)-C(9)-C(7)

120

C(8)

-0.19

C(9)-C(7)

1.52

Cl(11)-C(9)-C(7)

117

C(9)

-0.07

C(9)-C(8)

1.51

C(2)-C(1)-Cl(12)

120

Cl(10)

-0.01

Cl(10)-C(9)

1.72

C(1)-C(2)-H(13)

120

Cl(11)

-0.03

Cl(11)-C(9)

1.73

C(2)-C(4)-H(14)

120

Cl(12)

-0.04

Cl(12)-C(1)

1.70

C(3)-C(5)-H(15)

120

H(13)

0.15

H(13)-C(2)

1.10

C(1)-C(3)-H(16)

120

H(14)

0.14

H(14)-C(4)

1.10

C(6)-C(7)-H(17)

111

H(15)

0.14

H(15)-C(5)

1.10

C(7)-C(8)-H(18)

119

H(16)

0.15

H(16)-C(3)

1.10

C(7)-C(8)-H(19)

119

H(17)

0.15

H(17)-C(7)

1.11

–

–

H(18)

0.13

H(18)-C(8)

1.11

–

–

H(19)

0.13

H(19)-C(8)

1.11

–

–

–

–

Рис. 2. Геометрическое и электронное строение молекулы 1,1-дихлор-2-фенилциклопропана (Е0= -193 770 кДж/моль, Еэл= -879 837 кДж/моль)

Таблица 2

Оптимизированные длины связей, валентные углы и заряды на атомах молекулы

1,1-дихлор-2-фенилциклопропана

Длины связей

R,A

Валентные углы

Град

Атом

Заряды на атомах молекулы

C(2)-C(1)

1.39

C(3)-C(1)-C(2)

120

C(1)

-0.12

C(3)-C(1)

1.39

C(4)-C(2)-C(1)

120

C(2)

-0.13

C(4)-C(2)

1.39

C(5)-C(3)-C(1)

120

C(3)

-0.13

C(5)-C(3)

1.39

C(6)-C(4)-C(2)

120

C(4)

-0.12

C(6)-C(4)

1.40

C(7)-C(6)-C(4)

121

C(5)

-0.11

C(6)-C(5)

1.40

C(8)-C(7)-C(6)

122

C(6)

-0.06

C(7)-C(6)

1.47

C(9)-C(7)-C(6)

122

C(7)

-0.10

C(8)-C(7)

1.51

Cl(10)-C(9)-C(7)

121

C(8)

-0.19

C(9)-C(7)

1.52

Cl(11)-C(9)-C(7)

118

C(9)

-0.07

C(9)-C(8)

1.51

C(2)-C(1)-H(12)

120

Cl(10)

-0.02

Cl(10)-C(9)

1.72

C(1)-C(2)-H(13)

120

Cl(11)

-0.03

Cl(11)-C(9)

1.73

C(2)-C(4)-H(14)

120

H(12)

0.13

H(12)-C(1)

1.10

C(3)-C(5)-H(15)

120

H(13)

0.13

H(13)-C(2)

1.10

C(1)-C(3)-H(16)

120

H(14)

0.13

H(14)-C(4)

1.10

C(6)-C(7)-H(17)

111

H(15)

0.14

H(15)-C(5)

1.10

C(7)-C(8)-H(18)

119

H(16)

0.13

H(16)-C(3)

1.10

C(7)-C(8)-H(19)

119

H(17)

0.14

H(17)-C(7)

1.11

–

–

H(18)

0.13

H(18)-C(8)

1.11

–

–

H(19)

0.13

H(19)-C(8)

1.11

–

–

–

–

4-0,111

Рис. 3. Геометрическое и электронное строение молекулы 1-метил-1винил-2,2-дихлорциклопропана (Е0= -156 714 кДж/моль, Еэл= -622 705 кДж/моль)

Таблица 3

Оптимизированные длины связей, валентные углы и заряды на атомах молекулы 1-метил-1винил-2,2-дихлорциклопропана

Длины связей

R, A

Валентные углы

Град

Атом

Заряды на атомах молекулы

C(2)-C(1)

1.51

C(3)-C(2)-C(1)

61

C(1)

-0.05

C(3)-C(2)

1.50

C(1)-C(3)-C(2)

60

C(2)

-0.19

Cl(4)-C(3)

1.72

C(2)-C(1)-C(3)

59

C(3)

-0.07

Cl(5)-C(3)

1.73

C(1)-C(3)-Cl(4)

119

CL(4)

-0.03

C(6)-C(1)

1.50

C(1)-C(3)-Cl(5)

119

CL(5)

-0.03

H(7)-C(6)

1.12

C(2)-C(1)-C(6)

118

C(6)

-0.19

H(8)-C(6)

1.12

C(1)-C(6)- H (7)

110

H(7)

0.09

H(9)-C(6)

1.12

C(1)-C(6)- H(8)

111

H(8)

0.09

C(10)-C(1)

1.47

C(1)-C(6)- H (9)

110

H(9)

0.09

H(11)-C(10)

1.10

C(2)-C(1)-C(10)

118

C(10)

-0.14

C(12)-C(10)

1.33

C(1)-C(10)-H(11)

115

H(11)

0.13

H(13)-C(12)

1.10

C(1)-C(10)-C(12)

126

C(12)

-0.20

H(14)-C(12)

1.10

C(10)-C(12)-H(13)

123

H(13)

0.12

H(15)-C(2)

1.11

C(10)-C(12)-H(14)

122

H(14)

0.18

H(16)-C(2)

1.11

C(1)-C(2)-H(15)

119

H(15)

0.13

–

–

C(1)-C(2)-H(16)

119

H(16)

0.13

Таблица 4

Общая энергия (Е 0 ), суммарная энергия связей (Е эл ), максимальный заряд на атоме водорода (q max H+ ), универсальный показатель кислотности рКа алициклических олефинов

№ п/п

Алициклические олефины

-Е0 кДж/моль

- Еэл кДж/моль

H+ q max

рКа

1

1,1-дихлор-2-п-хлорфенил-2-метилциклопропана

-228 508

-1 018 155

0,15

24

2

1,1-дихлор-2-фенилциклопропана

-193 770

-879 837

0,14

26

3

1-метил-1винил-2,2-дихлорциклопропана

-156 714

-622 705

0,18

20

Список литературы Квантово-химический расчет некоторых циклопропанов методом AM1

  • Бабкин, В. А. О корреляционной зависимости универсального показателя кислотности с максимальным зарядом на атоме водорода Н-кислот. Метод АМ1/В. А. Бабкин [и др.]//Вестник Казанского технологического университета. -2012. -№ 10. -С. 15-19.
  • Кеннеди, Дж. Катионная полимеризация олефинов/Дж. Кеннеди. -М.: Мир, 1978. -431 с.
  • Bode, B. M. Mol. Graphics Mod., 16/B. M. Bode and M. S. Gordon J. -Amer. Chem. Soc., 1998. -P. 133-138.
  • Shmidt, M. W. J. Comput/M. W. Shmidt [et al.]. -Chem. 14. -Chem. Rev. Lett., 1993. -P. 1347-1363.
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp