Квантово-химическое моделирование термохимических свойств молекул высокоэнергетических тетразинов
Автор: Волохов Вадим Маркович, Амосова Елена Сергеевна, Волохов Александр Вадимович, Зюбина Татьяна Сергеевна, Лемперт Давид Борисович, Яновский Леонид Самойлович, Варламов Дмитрий Анатольевич
Статья в выпуске: 2 т.10, 2021 года.
Бесплатный доступ
В статье приведены результаты расчетов структурных и термохимических характеристик ряда потенциально высокоэнергетических соединений: C2N6O4, C2N6O5, C2N6O6, C2H2N6O4, C3HN7O6, C3HN7O4F2, C4N10O12, C3HN6O4F, C4N10O8F4, C4N8O8F2 с использованием квантово-химических ab initio методов. Квантово-химическое моделирование выполнено с применением прикладного программного комплекса GAUSSIAN 09. С использованием гибридного функционала плотности B3LYP проведен поиск оптимальной геометрии молекул, рассчитаны ИК-спектры поглощения, структурные параметры и смещения атомов для наиболее интенсивных колебаний. Методом атомизации получены величины энтальпий образования (ЭО). Расчеты выполнены с использованием комбинированных методов G4(MP2) и G4. Продемонстрирована зависимость ЭО от структуры молекулы. Приведены примеры использованных вычислительных конфигураций на базе нескольких вычислительных ресурсов, описаны некоторые особенности проведенных расчетов. Сделано сопоставление временных затрат и погрешностей при использовании разных методов на одинаковых структурах.
Квантово-химические расчеты, пакет Gaussian, энтальпия образования, высоко-энтальпийные вещества, ИК-спектры газообразных молекул, комбинированные методы G4 и G4(MP2)
Короткий адрес: https://sciup.org/147234297
IDR: 147234297 | УДК: 544.18 | DOI: 10.14529/cmse210206
Quantum-chemical modeling of thermochemical properties of molecules of high-energy tetrazines
The article presents the results of calculations of structural and thermochemical characteristics of a number of potentially high-energy compounds C2N6O4, C2N6O5, C2N6O6, C2H2N6O4, C3HN7O6, C3HN7O4F2, C4N10O12, C3HN6O4F, C4N10O8F4, C4N8O8F using quantum chemical ab initio methods. Quantum-chemical modeling has been performed using the GAUSSIAN 09 applied software package. Using the B3LYP hybrid density functional, the search for the optimal molecular geometry has been carried out, the IR absorption spectra, structural parameters and atomic displacements for the most intense vibrations have been calculated. The enthalpies of formation (EO) have been obtained by the atomization method and are provided in the article. The calculations have been performed using the combined G4(MP2) and G4 methods within the Gaussian 09 application package. It is shown that the enthalpy of formation depends on the molecule structure. Examples of the used computational configurations based on several computational resources are given, some features of the calculations are described. Comparison of time costs and errors is made when using different methods on the same structures.
Список литературы Квантово-химическое моделирование термохимических свойств молекул высокоэнергетических тетразинов
- Hosseini S.G., Moeini K., Abdelbaky M.S.M., Garcia-Granda S. Synthesis, characterization, crystal structure, and thermal behavior of a new triazolium salt along with docking studies // J. Struct. Chem. 2020. Vol. 61, no. 3. P. 389-399. DOI: 10.26902/JSC_id52850.
- Абдулов Х.Ш., Муллоев Н.У. Табаров С.Х., Ходиев М.Х. Квантово-химическое определение молекулярной структуры 1,2,4-триазола и расчет его инфракрасного спектра // Журнал структурной химии. 2020. Т. 61, № 4. С. 540-544. DOI: 10.26902/JSC_id53992.
- Lv G., Zhang D.-L., Wang D., Pan L., Liu Y. Synthesis, crystal structure, anti-bone cancer activity and molecular docking investigations of the heterocyclic compound 1-((2S,3S)-2-(benzyloxy)pentan-3-yl)-4-(4-(4-(4-hydroxyphenyl)piperazin-1-yl) phenyl)-1H-1,2,4-triazol-5(4H)-one // J. Struct. Chem. 2019. Vol. 60, no. 7. P. 1219-1225. DOI: 10.26902/JSC_id43057.
- Волохов В.М., Зюбина Т.С., Волохов А.В. и др. Квантово-химическое моделирование углеводородных соединений с высокой энтальпией образования // Химическая физика. 2021. Т. 40, № 1. C. 3-15. DOI: 10.31857/S0207401X21010131.
- Волохов В.М., Зюбина Т.С., Волохов А.В. и др. Предсказательное моделирование молекул высокоэнергетических гетероциклических веществ // Журнал неорганической химии. 2021. Т. 66, № 1. С. 69-80. DOI: 10.31857/S0044457X21010116.
- Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B. et al. Gaussian 09, Revision B.01. Gaussian Inc., Wallingford CT, 2010. 487 p.
- Becke A.D. Density functional calculations of molecular bond energies // J. Chem. Phys. 1986. Vol. 84. P. 4524. DOI: 10.1063/1.450025.
- Johnson B.J., Gill P.M.W., Pople J.A. The performance of a family of density functional methods // J. Chem. Phys. 1993. Vol. 98, no. 4. P. 5612. DOI: 10.1063/1.464906.
- Curtiss L.A. Gaussian-4 theory // J. Chem. Phys. 2007. Vol. 126, no. 8. P. 084108. DOI: 10.1063/1.2436888.
- Curtiss L.A., Redfern P.C., Raghavachari K. Gn theory // Comput. Mol. Sci. 2011. Vol. 1. P. 810-825. DOI: 10.1002/wcms.59.
- Curtiss L.A., Raghavachari K., Redfern P.C., Pople J.A. Assessment of Gaussian-2 and density functional theories for the computation of enthalpies of formation // J. Chem. Phys. 1997. Vol. 106, no. 3. P. 1063. DOI: 10.1063/1.473182.
- NIST-JANAF Thermochemical tables. URL: https://janaf.nist.gov/ (дата обращения: 27.09.2020).
- Computational Chemistry Comparison and Benchmark DataBase. URL: https://cccbdb.nist.gov/hf0k.asp (дата обращения: 10.10.2020).
- Ефимов А.И., Белорукова Л.П., Василькова И.В. и др. Свойства неорганических соединений. Справочник. Л.: Химия, 1983. 392 с.
- Гурвич Л.В. Энергии разрыва химических связей. М.: Наука, 1974. 351 с.
- Grigorenko B., Mironov V., Polyakov I., Nemukhin A. Benchmarking quantum chemistry methods in calculations of electronic excitations // Supercomput. Front. Innov. 2019. Vol. 5, no. 4. P. 62-66. DOI: 10.14529/jsfi180405.
- Voevodin Vl.V. et al. Supercomputer Lomonosov-2: large scale, deep monitoring and fine analytics for the user community // Supercomput. Front. Innov. 2019. Vol. 6, no. 2. P. 4-11. DOI: 10.14529/jsfi190201.
- Воеводин В., Жуматий С., Соболев С., Антонов А., Брызгалов П., Никитенко Д., Стефанов К., Воеводин Вад. Практика суперкомпьютера «Ломоносов» // Открытые системы. 2012. Т. 7. С. 36-39.
- Nikitenko D., Voevodin V., Zhumatiy S. Deep analysis of job state statistics on 'Lomono-sov-2" supercomputer // Supercomput. Front. Innov. 2019. Vol. 5, no. 2. P. 4-10. DOI: 10.14529/jsfi180201.
