CC BY
8
Вестник технологического университета. 2016. Т. 19, №24 УДК 544.18: 547.565
А. Р. Бакиров, А. Р. Кутлахметова, С. В. Борисевич, Е. В. Гусева
ИССЛЕДОВАНИЕ КОНФОРМАЦИОННЫХ СОСТОЯНИЙ N-ФУНКЦИОНАЛИЗИРОВАННОГО ПО НИЖНЕМУ ОБОДУ КАЛИКС[4]РЕЗОРЦИНА В ГАЗОВОЙ И ЖИДКОЙ ФАЗАХ.
ЧАСТЬ 3. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ КОНФОРМЕРОВ С ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНЫМИ ВОДОРОДНЫМИ СВЯЗЯМИ
Ключевые слова: N-функционализированный каликс[4]резорцин, внутримолекулярные водородные связи, квантово-
химический расчет, метод функционала плотности.
Особенности строения конформеров с внутримолекулярными водородными связями молекулы N-функционализированного по нижнему ободу каликс[4]резорцина изучены с использованием теории функционала плотности в версии B3LYP с базисными наборами 6-31G и 6-31G(d). В рамках модели поляризуемого континуума исследовано влияние растворителя (н-октана) на устойчивость изучаемых конформеров. Обнаружена высокая склонность изучаемых структур к формированию внутри- и межмолекулярных водородных связей, способствующих формированию агрегированных структур.
Keywords: N-functionalized calix[4]resorcinol, intramolecular hydrogen bonds, quantum chemical calculation, density functional
method.
Features of the structure of conformers with intramolecular hydrogen bonds of the molecule of the lower rim N-functionalized calix[4]resorcin was studied using density functional theory at B3LYP version with 6-31G and 6-31G (d) basis sets. The effect of solvent (n-octane) on the stability of conformers was studied using the polarized continuum model. A high tendency of the structures in the formation of intra- and intermolecular hydrogen bonds, contributing to the formation of aggregated structures was found.
Введение
Во второй части данной статьи по результатам квантово-химического расчета конформеров N-функционализированного каликс[4]резорцина
сделан вывод, что конформеры молекулы (1) претерпевают изменения в связи с отсутствием внутримолекулярных водородных связей (ВВС).
Данные по результатам расчета энергии образования и полной электронной энергии приведены в первой части данной статьи.
Экспериментальная часть
Квантовохимические расчеты проводились с помощью высокоэффективного программного пакета GAUSSIAN 09 [1]. На основе проведенного термохимического анализа были получены полные энтальпии и свободные энергии Гиббса. Оптимизированные молекулы далее рассчитывались с учетом влияния растворителя в рамках модели поляризуемого континуума PCM (Polarizable Continuum Model) со статической диэлектрической проницаемостью £ = 1,9406(октан) [2].
Все основные методы расчета, использованные в работе, приведены в экспериментальном разделе первой части статьи.
Результаты и обсуждения
При дальнейшем расширении методов расчета и базиса установлено, что Alternate 12B, Alternate 12F, Bowl A, изученные методом B3LYP, не претерпевают изменений (рис. 1-3).
Особенностью данных конформеров является присутствие ВВС, которые удерживают структуру в пространстве и не позволяют отдельным резорцинольным кольцам конформеров (1)
Рис. 1 - Оптимизированная структура конформера Alternate 12В
Рис. 2 - Оптимизированная структура конформера Alternate 12F
Вестник технологического университета. 2016. Т. 19, №s24
Рис. 3 - Оптимизированная структура конформера Bowl A
отклоняться от центра симметрии молекулы, как наблюдается в конформерах (1), описанных во второй части данной статьи.
Таким образом, присутствие ВВС, является основной из причин устойчивости Alternate 12B, Alternate 12F, Bowl A, и может играть роль при выделении этих конформеров, а также при участии их в химических реакциях [3-5].
Очевидно, склонность молекулы (1) к образованию ВВС, позволяет предположить, что для нее характерно и образование межмолекулярных водородных связей, приводящих к образованию агрегированных структур.
Литература
1. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria,M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B.Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X.Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J.L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda,J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao,H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery, Jr., J. E. Peralta, F.Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin,V. N. Staroverov, T. Keith, R. Kobayashi, J. Normand, K.Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J.Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. M. Millam, M. Klene, J. E.Knox, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R.Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R.Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma,V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg,S. Dapprich, A. D. Daniels, O. Farkas, J. B. Foresman,J. V. Ortiz, J. Cioslowski, and D. J. Fox, Gaussian09, Revision B.01, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2010;
2. A F. Eckert, AIChE Journal, 48, 369-385 (2002);
3. Е.В. Гусева, А.Р. Кутлахметова, Т.В. Сахно, Вестник Казан. технол. ун-та,. 17, 20, 14-17 (2014);
4. А.Р. Кутлахметова, Е.В. Гусева, Вестник технол. унта,. 18, 23, 7-9 (2015);
5. В.К. Джайн, П.Х. Канайя, Успехи химии, 80, 1, 77-105 (2011).
© А. Р. Бакиров - магистр КНИТУ; А. Р. Кутлахметова - асп. каф. неорганической химии КНИТУ, [email protected]; С. В. Борисевич - канд. хим. наук, доцент той же кафедры; Е. В. Гусева - канд. хим. наук, доц. той же кафедры, [email protected].
© A. R. Bakirov - student of Chemical Technological Department (gr. 425-M6), KNRTU; A. R. Kutlahmetova - PhD student of the same Department, [email protected]; S. V. Borisevich - PhD (Chemistry), Associate Professor of the same Department, [email protected]; E. V. Guseva - PhD (Chemistry), Associate Professor of the same Department, [email protected].
