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

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ МОЛЕКУЛЯРНОГО КОМПЛЕКСА 1,3-ДИОКСАН-ВОДА

Курамшина А.Е. Бочкор С.А. Кузнецов В.В.
Интерес к структурным исследованиям 1,3-диоксанов связан как с особенностями их строения, так и с использованием в качестве реагентов тонкого органического синтеза [1-4]. Ранее [4-9] было показано, что главным минимумом на поверхности потенциальной энергии (ППЭ) незамещенного, а также 2-метил-1,3-диоксанов и их оксониевых ионов является конформер кресла (К), либо экваториального кресла (Ке). Локальные минимумы соответствуют формам аксиального кресла (Ка), 1,4-твист- (1,4-Т), и 2,5-твист- (2,5-Т), а максимумы - конформациям софы, а также симметричной и несимметричной ванны. С другой стороны присутствие электронодонорных гетероатомов кислорода приводит к возникновению ассоциатов в растворе; это обстоятельство открывает широкие возможности для компьютерного моделирования механизмов взаимодействия циклических ацеталей с растворителями различной природы.

В этой связи целью настоящей работы является исследование конформационного поведения молекулярного комплекса 1,3-диоксан(I)-вода (1:1) с помощью ограниченного метода Хартри-Фока в базисе STO-3G в рамках программного обеспечения HyperChem [10].

Нами установлено, что данный комплекс образован за счет межмолекулярной водородной связи Н∙∙∙О; его конформационное поведение в принципе не отличается от наблюдаемого для изолированной молекулы 1,3-диоксана I.

Относительные энергии минимумов и максимумов на ППЭ 1,3-диоксана I и его молекулярного комплекса с водой (ккал/моль)

С-ние

Минимумы

Максимумы

K*

2,5-T

1,4-T

ПС-1

ПС-2

ПС-3

ПС-4

I [5,6]

I-H2O

0

0.1

3.6

4.5

4.5

4.7

6.9

5.3

5.3

4.9

-

8.7

-

6.0


Однако, в отличие от самого диоксана I, ППЭ молекулярного ассоциата с водой отличается большим числом переходных состояний (ПС): четыре против двух. При этом межмолекулярная водородная связь реализуется и в переходном состоянии. Из данных таблицы следует, что формы кресла и инвертного кресла (К и К* соответственно) остаются практически вырожденными по энергии, однако относительная стабильность других минимумов (2,5-Т и 1,4-Т) заметно уменьшается. Присутствие ассоциированной молекулы воды сказывается и на относительной высоте потенциального барьера интерконверсии: его максимальное значение по сравнению с диоксаном I возрастает с 6.9 до 8.7 ккал/моль.

Расчетная энтальпия образования комплекса I-вода составляет -4.5 ккал/моль, длина водородной связи для минимумов меняется в интервале 1.816-1.787 Å, а для максимумов - в диапазоне 1.811-1.787 Å. Таким образом, исследуемый ассоциат относится к слабым комплексам. Однако, анализ его конформационных превращений свидетельствует об определяющем влиянии присутствия молекулы воды на характер ППЭ. Полученные результаты являются важным начальным звеном в исследовании структурных, сольватационных и конформационных характеристик кластеров: циклические ацетали - молекулы воды.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Итоги науки и техники. Технология органических веществ. Т.5. Химия и технология 1,3-диоксациклоалканов / Д.Л. Рахманкулов, Р.А. Караханов, С.С. Злотский и др. // М.: ВИНИТИ, 1979. - 288 с.
  2. Кузнецов В.В. // ХГС. - 2006. - № 5. - С.643.
  3. Кузнецов В.В. // Изв. АН. Сер. хим. - 2005. - № 7. - С.1499.
  4. Внутреннее вращение молекул / под ред. В.Дж. Орвилл-Томаса. М.: Мир, 1975. - С.355.
  5. Курамшина А.Е., Мазитова Е.Г., Кузнецов В.В. // Современные наукоемкие технологии - 2006. - №2. - С.80.
  6. Мазитова Е.Г., Курамшина А.Е., Кузнецов В.В. // Журн. орг. химии. - 2004. - Т.40, вып.4. - С.615.
  7. Курамшина А.Е., Бочкор С.А., Кузнецов В.В. // Современные наукоемкие технологии . 2007. - № 12. С.164.
  8. Кузнецов В.В., Курамшина А.Е. // Информационно-вычислительные технологии в решении фундаментальных проблем и прикладных научных задач. Сборник материалов. Москва, 2007. - С.10.
  9. Курамшина А.Е., Бочкор С.А., Кузнецов В.В. // Современные наукоемкие технологии 2008. - № 2. С.147.
  10. HyperChem 5.02. Trial version. http://www.hyper.com/.

Библиографическая ссылка

Курамшина А.Е., Бочкор С.А., Кузнецов В.В. КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ МОЛЕКУЛЯРНОГО КОМПЛЕКСА 1,3-ДИОКСАН-ВОДА // Современные наукоемкие технологии. – 2008. – № 9. – С. 47-48;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=24195 (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