Квантово-химический расчет молекулы этилциклобутана методом MNDO

ХИМИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРОВ

УДК 577.175.522

В. А. Бабкин, Д. Е. Забазнов, С. Н. Русанова, Г. Е. Заиков

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МОЛЕКУЛЫ ЭТИЛЦИКЛОБУТАНА МЕТОДОМ MNDO

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

Впервые выполнен квантово-химический расчет молекулы этилциклобутана методом MNDO с оптимизацией геометрии по всем параметрам стандартным градиентным методом. Получено оптимизированное геометрическое и электронное строение этого соединения. Теоретически оценена его кислотная сила

Keywords: quantum chemical calculation, method MNDO, ethylcyclobutane, acid strength.

For the first time it is executed quantum chemical calculation of a molecule of ethylcyclobutane method MNDO with optimization of geometry on all parameters. The optimized geometrical and electronic structure of this connection is received. Acid force of ethylcyclobutane is theoretically appreciated. It is established, than it to relate to a class of very weak H-acids (pKa=+39, where pKa-universal index of acidity).

Целью настоящей работы является квантово-химический расчет молекулы

этилциклобутана [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 этилциклобутана получена методом ММЭО и показаны на рис.1 и в табл.1. Используя известную формулу рКа=42.11-147.^тахн+[4, 5] ^тахн+ = +0.02- максимальный заряд на атоме водорода, рКа- универсальный показатель кислотности см. табл.1) с успехом используемая, например, в работах [6-15] находим значение кислотной силы равное рКа = 39.

Таким образом, нами впервые выполнен квантово-химический расчет молекулы

этилциклобутана методом ММЭО. Получено оптимизированное геометрическое и электронное строение этого соединения. Теоретически оценена его кислотная сила рКа = 39. Установлено, что этилциклобутан относится к классу очень слабых Н-кислот ( рКа>14).

Рис. 1 - Геометрическое и электронное строение молекулы этилциклобутана.

Таблица 1 - Оптимизированные длины связей,

валентные углы и заряды на атомах молекулы этилциклобутана

Длины R,A Валентные Град Атом Заряды на

связей углы атомах молекулы

C(2)-C(1) 1.56 C(2)-C(1)-C(3) 269 C(1) -0.06

C(2)-C(4) 1.55 C(1)-C(3)-C(4) 90 C(2) -0.02

C(3)-C(1) 1.56 C(2)-C(1)-C(5) 119 C(3) -0.02

C(4)-C(3) 1.55 C(1)-C(5)-C(6) 115 C(4) -0.04

C(5)-C(1) 1.53 C(1)-C(5)-H(7) 108 C(5) 0.00

C(6)-C(5) 1.53 C(1)-C(5)-H(8) 110 C(6) +0.03

H(7)-C(5) 1.12 C(5)-C(6)-H(9) 112 H(7) 0.00

H(8)-C(5) 1.11 C(5)-C(6)-H(10) 112 H(8) 0.00

H(9)-C(6) 1.11 C(5)-C(6)-H(11) 110 H(9) -0.01

H(10)-C(6) 1.11 C(1)-C(3)-H(12) 114 H(10) -0.01

H(11)-C(6) 1.11 C(3)-C(4)-H(13) 115 H(11) -0.01

H(12)-C(3) 1.11 C(3)-C(4)-H(14) 115 H(12) +0.02

H(13)-C(4) 1.10 C(1)-C(2)-H(15) 114 H(13) +0.02

H(14)-C(4) 1.10 C(2)-C(1)-H(16) 111 H(14) +0.02

H(15)-C(2) 1.11 C(1)-C(2)-H(17) 116 H(15) +0.02

H(16)-C(1) 1.11 C(1)-C(3)-H(18) 116 H(16) +0.02

H(17)-C(2) 1.10 H(17) +0.02

H(18)-C(3) 1.10 H(18) +0.02

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.

5. V.A. Babkin and others/ Oxidation communication, 21, №4, 1998, pp 454-460.

6.В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.Е. Заиков. Квантово-химический расчет молекулы мономера катионной полимеризации гексен-1 методом MNDO. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 93-95.

7.В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.Е. Заиков. Квантово-химический расчет молекулы мономера катионной полимеризации гептен-1 методом MNDO. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 95-97.

8.В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.Е. Заиков. Квантово-химический расчет молекулы мономера катионной полимеризации декен-1 методом MNDO. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 97-99.

9.В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.Е. Заиков. Квантово-химический расчет молекулы мономера катионной полимеризации нонен-1 методом MNDO. В сборнике

научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 99-102.

10. В.А. Бабкин, В.Ю. Дмитриев, Г.Е. Заиков. Квантово-химический расчет молекулы мономера катионной полимеризации октен-1 методом МЫБО. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 103-104.

11. В.А. Бабкин, Д.С. Андреев. Квантово-химический расчет молекулы изобутилена методом МЫБО. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 176-177.

12. В.А. Бабкин, Д.С. Андреев. Квантово-химический расчет молекулы 2-метилбутена-1 методом М№ЭО. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 177-179.

13. В.А. Бабкин, Д.С. Андреев. Квантово-химический расчет молекулы 2-метилбутена-2 методом М№ЭО. сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 179-180.

14. В.А. Бабкин, Д.С. Андреев. Квантово-химический расчет молекулы 2-метилпентена-1 методом М№ЭО. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 181-182.

15. В.А. Бабкин, Д.С. Андреев. Квантово-химический расчет молекулы 2-этилбутена-1 методом М№ЭО. В сборнике научных статей: Квантово-химический расчет уникальных молекулярных систем. Т.1 -Волгоград: изд-во ВолГУ, 2010 г., с 183-185.

© В. А. Бабкин - д-р хим. наук, проф., нач. науч. отдела Себряковского филиала Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета, sfvolggasu@yandex.ru; Д. Е. Забазнов - студ. СФ ВолгГАСУ; С. Н. Русанова -канд. техн. наук, доц. каф. технологии полимерных материалов КНИТУ; Г. Е. Заиков - д-р хим. наук, проф. Института биохимической физики РАН, chembio@sky.chph.ras.ru.