Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

ИЗУЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ 2-МЕТИЛ-1,3-ДИОКСАНА МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Курамшина А.Е. Бочкор С.А. Кузнецов В.В.
Интерес к 1,3-диоксанам, связанный с особенностями строения [1], делает актуальным изучение поверхности потенциальной энергии (ППЭ) молекул этих веществ методами компьютерного моделирования [2-7]. Настоящая работа посвящена исследованию характера конформационных превращений 2-метил-1,3-диоксана методом Хартри-Фока с помощью полуэмпирических (АМ1 и РМ3), а также неэмпирических (STO-3G и 6-31G**) квантово-химических приближений в рамках программного обеспечения HyperChem [8] в условиях, моделирующих поведение молекул этого вещества в газовой фазе.

Известно, что главному минимуму на ППЭ 1,3-диоксанов отвечает конформер кресла c преимущественно экваториальной ориентацией алкильного заместителя (Ке). Данные спектроскопии ЯМР 1Н однозначно указывают на пребывание молекул 2-метил-1,3-диоксана при комнатной температуре в преимущественной конформации Ке с достаточно большой свободной энергией конформационного перехода Ке↔Ка [9].

f

Нами выявлена общая картина конформационных превращений, а также характер промежуточных минимумов и переходных состояний исследуемого соединения (табл.1).

Таблица 1.Энергетические параметры инверсии Ке⇔Ка 2-метил-1,3-диоксана (ккал/моль)

Методы

Минимумы, ∆Е

Максимумы, ∆Е

Ке

Ка

1,4-Т

2,5-Т

ПС-1

ПС-2

ПС-3

АМ1

0.3

0

2.6

2.5

3.8

2.7

2.8

PM3

1.6

0

-

3.4

3.4

5.0

-

STO-3G

0

3.7

4.7

4.7

8.6

5.0

12.5

6-31G**

0

4.8

5.5

5.2

9.3

10.6

5.8

p

p

 

* Для РМ3 не реализуется.

Полученные данные свидетельствуют о двух маршрутах конформационной изомеризации Ке↔Ка, аналогичных наблюдаемым для незамещенного 1,3-диоксана [4] (в РМ3 реализуется только направление, включающее форму 2,5-Т). Формы 1,4-Т и 2,5-Т превращаются друг в друга через максимум ПС-3 (в STO-3G - ПС-2). Основному максимуму на ППЭ отвечают формы софы (ПС-1 в приближении AM1 и РМ3, а также ПС-2 в приближении 6-31G** и ПС-3 в приближении STO-3G). Однако согласно данных расчета оба маршрута практически равновероятны. Результаты 6-31G** относительно неплохо воспроизводят экспериментальное различие в энергии между конформерами Ке и Ка (∆G0 составляет 4.07 ± 0.46 ккал/моль в пользу Ке [9]).

В то же время экспериментальная величина ∆G процесса конформационной изомеризации этого соединения неизвестна; значение ∆Е (10.6 ккал/моль, ПС-2 в 6-31G**) близко к экспериментальному барьеру инверсии в незамещенном 1,3-диоксане (9.0-10.1 ккал/моль [9]). Следует также отметить несоответствие глобального минимума, рассчитанного в приближениях АМ1 и РМ3 (форма Ка), данным эксперимента, по всей видимости, из-за несовершенства параметризации этих методов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Рахманкулов Д.Л., Караханов Р.А., Злотский С.С., Кантор Е.А., Имашев У.Б., Сыркин А.М. Итоги науки и техники. Технология органических веществ. Т.5. Химия и технология 1,3-диоксациклоалканов / Д.Л. //М.: ВИНИТИ, 1979. - 288 с.
  2. Курамшина А.Е., Бочкор С.А., Кузнецов В.В. //Третья Всероссийская научная internet-конференция. Тамбов, 2001. Вып.14. - С.9.
  3. Курамшина А.Е., Бочкор С.А., Кузнецов В.В. //Четвертая Всероссийская научная internet-конференция. Тамбов, 2002. Вып.18. - С.54.
  4. Курамшина А.Е., Бочкор С.А., Кузнецов В.В. //Баш. хим. журн. - 2004. - Т.11, № 1. - С.81.
  5. Мазитова Е.Г., Курамшина А.Е., Кузнецов В.В. //Журн. орг. химии. - Т.40, вып. 4. - С.615.
  6. Шаимова А.Х., Курамшина А.Е., Кузнецов В.В. //Материалы 54-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Уфа. УГНТУ, 2003. Ч.1. - С.169.
  7. Сарварова Г.С., Курамшина А.Е.. Бочкор С.А., Кузнецов В.В. //Интеграция науки и высшего образования в области органической и биоорганической химии и механики многофазных систем. Материалы II Всероссийской научной internet-конференции. Уфа. Реактив, 2003. - С.135.
  8. HyperChem 5.02. Trial version. http://www.hyper.com/.
  9. Внутреннее вращение молекул / под ред. В.Дж. Орвилл-Томаса. М.: Мир, 1975. - С.355.

Библиографическая ссылка

Курамшина А.Е., Бочкор С.А., Кузнецов В.В. ИЗУЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ 2-МЕТИЛ-1,3-ДИОКСАНА МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 9. – С. 41-43;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=23552 (дата обращения: 29.11.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074