Квантово-химический расчет молекулы транс-изосафрола методом MNDO

УДК 577.175.522

В. А. Бабкин, В. В. Трифонов, Г. А. Заиков,

Л. Е. Кузнецова

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МОЛЕКУЛЫ ТРАНС-ИЗОСАФРОЛА МЕТОДОМ MNDO

Ключевые слова: квантово-химический расчет, метод MNDO, транс-изосафрол, кислотная сила.

Впервые выполнен квантово-химический расчет молекулы транс-изосафрола методом MNDO с оптимизацией геометрии по всем параметрам стандартным градиентным методом. Получено оптимизированное геометрическое и электронное строение этого соединения. Теоретически оценена его кислотная сила (рКа = 32). Установлено, что молекула транс-изосафрола относится к классу очень слабых кислот (pKa>14).

Keywords: quantum chemical calculation, method MNDO, trans-izosafrol, acid strength.

For the first time it is executed quantum chemical calculation of a molecule of trans-izosafrol method MNDO with optimization of geometry on all parameters. The optimized geometrical and electronic structure of this connection is received. Acid force of trans-izosafrol is theoretically appreciated. It is established, than it to relate to a class of very weak H-acids (pKa=+32, where pKa-universal index of acidity).

Целью настоящей работы является квантовохимический расчет молекулы транс-изосафрола [1] методом ММЭО с оптимизацией геометрии по всем параметрам стандартным градиентным методом, встроенным в РС вЛМБ88 [2], в приближении изолированной молекулы в газовой фазе и теоретическая оценка его кислотной силы. Для визуального представления модели молекулы использовалась известная программа МасМо1РЩ3].

Результаты расчетов

Оптимизированное геометрическое и электронное строение, общая энергия и электронная энергия молекулы транс-изосафрола получена методом М^ЭО и показаны на рис.1 и в табл.1. Используя известную формулу рКа=42.11-147.^тахн+[4] (Цтахн+ = +0.08- максимальный заряд на атоме водорода, рКа- универсальный показатель кислотности см. табл.1) находим значение кислотной силы равное рКа = 32.

Рис. 1 - Геометрическое и электронное строение молекулы транс-изосафрола. Е0= -199066

кДж/моль, Ем= -990337 кДж/моль

Таким образом, нами впервые выполнен квантово-химический расчет молекулы трансизосафрола методом ММЭО. Получено оптимизированное геометрическое и электронное строение этого соединения. Теоретически оценена его кислотная сила рКа = 32. Установлено, что транс-

изосафрол относится к классу очень слабых Н-кислот (рКа>14).

Таблица 1 - Оптимизированные длины связей,

валентные углы и заряды на атомах молекулы транс-изосафрола

Длины связей R,A Валентные углы Гра д Атом Заряды на атомах

C(1)-C(2) 1.41 C(3)-C(2)-C(1) 123 C(1) -0.05

C(2)-C(3) 1.42 C(4)-C(3)-C(2) 116 C(2) -0.04

C(3)-C(4) 1.39 C(5)-C(4)-C(3) 121 C(3) -0.04

C(4)-C(5) 1.44 C(6)-C(5)-C(4) 122 C(4) 0.03

C(4)-O(7) 1.37 O(8)-C(5)-C(4) 108 C(5) 0.02

C(5)-C(6) 1.39 C(1)-C(6)-C(5) 117 C(6) -0.01

C(6)-C(1) 1.43 C(9)-O(8)-C(5) 108 O(7) -0.25

O(7)-C(9) 1.42 C(2)-C(1)-C(6) 120 O(8) -0.25

O(8)-C(5) 1.37 C(5)-C(4)-O(7) 108 C(9) 0.29

C(9)-O(8) 1.42 O(7)-C(9)-O(8) 107 C(10) -0.04

C(10)-C(1) 1.48 C(4)-O(7)-C(9) 108 C(11) -0.09

C(11)-C(10) 1.34 C(2)-C(1)-C(10) 120 C(12) 0.06

C(12)-C(11) 1.49 C(1)-C(10)-C(11) 128 H(13) 0.03

H(13)-C(9) 1.12 C(10)-C(11)-C(12) 128 H(14) 0.03

H(14)-C(9) 1.12 O(7)-C(9)-H(13) 110 H(15) 0.05

H(15)-C(10) 1.10 O(7)-C(9)-H(14) 110 H(16) 0.05

H(16)-C(11) 1.09 C(1)-C(10)-H(15) 113 H(17) 0.00

H(17)-C(12) 1.11 C(10)-C(11)-H(16) 118 H(18) 0.00

H(18)-C(12) 1.11 C(11)-C(12)-H(17) 111 H(19) 0.00

H(19)-C(12) 1.11 C(11)-C(12)-H(18) 111 H(20) 0.06

H(20)-C(2) 1.09 C(11)-C(12)-H(19) 112 H(21) 0.08

H(21)-C(3) 1.09 C(1)-C(2)-H(20) 119 H(22) 0.08

H(22)-C(6) 1.09 C(2)-C(3)-H(21) 121

C(1)-C(6)-H(22) 121

Литература

1. Дж. Кеннеди. Катионная полимеризация олефинов / Дж. Кеннеди. - М., 1978.-431 с.

2. M.W.Shmidt, K.K.Baldrosge, J.A. Elbert, M.S. Gordon, J.H. Enseh, S.Koseki, N.Matsvnaga., K.A. Nguyen, S. J. SU, and anothers. J. Comput. Chem.14, 1347-1363, (1993).

3. B.M. Bode and M.S. Gordon J. Mol. Graphics Mod., 16, 1998, 133-138.

4. V.A. Babkin, R.G. Fedunov, K.S. Minsker and anothers. Oxidation communication, 2002, №1, 25, 21-47.

© В. А. Бабкин - д-р хим. наук, проф., зам. директора по научной работе Себряковского филиала Волгоградского госуд. архитектурно- строительного ун-та; В. В. Трифонов - студ. СФ ВолгГАСУ; Г. Е. Заиков - д-р хим. наук, проф. Института биохимической физики им. Н.М.Эммануэля; Л. Е. Кузнецова - ст. науч. сотр. каф. технологии пластических масс КНИТУ, ov_stoyanov@mai1.ru.