CC BY
10
КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ДОНАКСИНА, ВЫДЕЛЕННОГО ИЗ РАСТЕНИЯ Arundo Donax L
Мамарахмонов Мухаматдин Хомидович
PhD, доцент, кафедра химии, Андижанский госуниверситет, Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: muhamatdin@mail. ru
Жалолов Икболжон Жамолович
канд.хим.наук., ст. преп.кафедры химии, Ферганский госуниверситет Республика Узбекистан, г. Фергана E-mail: i_jalolov1974@mail.ru
Усмонова Асалхон Акмалжон кизи
магистрант кафедры химии, Ферганского госуниверситета, Республика Узбекистан, г. Фергана
QUANTUM-CHEMICAL STUDY OF ELECTRONIC STRUCTURE AND REACTIVITY OF DONAXIN FROM PLANT Arundo Donax L
Mukhamatdin Mamarakhmonov
PhD, Associate professor, department chemistry, Andijan State University, Republic of Uzbekistan, Andijan E-mail: muhamatdin@mail.ru
Iqbol Jalolov
Candidate Chem. Sci., Head lecturer, department chemistry,
Fergana St. University, Republic of Uzbekistan, Fergana E-mail: i jalolov1974@mail.ru
Asalkhon Usmonova
Master department chemistry, Fergana St. University Republic of Uzbekistan, Fergana
АННОТАЦИЯ
Проведен квантово-химический расчет Донаксина современным квантово-химическим методом B3LYP. Определены точная геометрия и электронная структура молекулы, которые имеют хорошие корреляции с литературными данными.
ABSTRACT
A quantum-chemical calculation of the Donaxin was carried out using the modern B3LYP method. The exact geometry and electronic structure have been determined, which have good correlation with literature data.
Ключевые слова: растение Arundo Donax L., Донаксин, квантово-химический расчет, геометрия молекулы, электронная структура.
Keywords: the plant Arundo Donax L., Donaxin, quantum-chemical calculation, molecular geometry, electronic structure.
Библиографическое описание: Мамарахмонов М.Х., Жалолов И.Ж., Усмонова А.А. КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ И РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ДОНАКСИНА, ВЫДЕЛЕННЫЙ ИЗ РАСТЕНИЯ A rundo Donax L // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2021. 11(89). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/12515
Метод выделения вещества. Донаксин: Сумма алкалоидов надземной части Агипёо ёопах (Чиракчинский район Кашкадарьинской области) получили экстрацией хлороформом. Эфирную часть суммы алкалоидов обработали ацетоном и выдалили кристаллы с т.пл. 134-1350С, Rf= 0,7 (АЬОз система: хлороформ-метанол 9:1) которые идентифицировали с известным образцом донаксина по значению Rf по ТСХ и т.пл. смешанной пробы. [1] В качестве модельного соединения нами изучен ЯМР 13С спектр донаксина, в котором наблюдаются 11 сигналы атомов углерода.
Исследование ЯМР. По величине химических сдвигов и в соответствии с характером замещения сигналы в спектре можно сгруппировать следующим образом: в ароматической части спектра проявляются три сигнала четвертичных углеродов при д 111.58, 127.79, 136.16, м.д., пять сигналов третичных угле -родов при д 111.14, 118.76, 119.20, 121.52, 124.36, м.д.
В алифатической области спектра наблюдается один сигнал при д 44.81 м.д соответствующий двум симметричным первичным углеродам ^диметильной группы и один сигнал вторичного углерода д 59.76 м.д.
Квантово-химическое исследование. Продолжая наши системные исследования донаксина, в настоящей статье мы проводили квантово-химиче-ский расчет по определению точной геометрии и электронного строения этого вещества. Расчеты проводили по программе Оашз1ап98 методом БЗЬУР с базисным набором 3-2Ш. Этот метод был удачно применен нами для определения электронной структуры и реакционной способности ароматических соединений [2-5]. В процессе расчетов все геометрические параметры были полностью оптимизированы. Согласно табличным данным, межатомные длины связей, валентные углы ароматической и экзоцикличе-ских групп соответствуют их приведенным литературным значениям [6].
Рисунок 1. Распределение электронных зарядов на атомах молекулы
Полученные результаты, величины электронных зарядов на атомах, длина валентных связей и валентные углы приведены ниже в таблице и схематическом виде.
Электронная структура молекулы. В ароматическом ряду наблюдается перераспределение электронных зарядов, относительно молекулы индола: на
атоме азота наблюдается высокое скопление электронного заряда равный q=-0.814e. При этом соседние углеродные атомы С2 и С8 заряжены положительно, соответственно равные q=+0.371e q=+0.088e.
Таблица 1.
Атомные заряды и геометрические параметры молекулы Донаксин
№ Атом Заряд, (е) Связь Длина, d (А) Валентный угол Ф, (град.)
1 С1 -0.191 С1-С2 1.39787 С1-С2-С3 121.56608
2 С2 0.371 С2-С3 1.43040 С2-С3-С4 119.15385
3 С3 -0.016 С3-С4 1.40429 С3-С4-С5 119.09379
4 С4 -0.234 С4-С5 1.39004 С4-С5-С6 121.02153
5 С5 -0.188 С5-С6 1.41065 С5-С6-С7 121.15123
6 С6 -0.192 С6-С1 1.39082 С2-Ш-С8 109.23666
7 N7 -0.814 С2-Ш 1.38586 Ш-С8-С9 109.53322
8 С8 0.088 Ш-С8 1.39767 С8-С9-С3 107.06640
9 С9 -0.010 С8-С9 1.37315 С9-С10-Ш1 110.89740
10 С10 -0.274 С9-С3 1.44712 С10-Ш1-С12 111.56408
11 N11 -0.493 С9-С10 1.50415 С10-Ш1-С13 112.19177
12 С12 -0.384 С10-Ш1 1.48712 С6-С1-Н1 120.77359
13 С13 -0.393 Ш1-С12 1.48058 С3-С4-Н4 120.37923
№ Атом Заряд, (е) Связь Длина, d (Ä) Валентный угол Ф, (град.)
14 H1 0.172 N11-C13 1.47807 C4-C5-H5 119.77079
15 H4 0.175 C1-H 1.08397 C5-C6-H6 119.41143
16 H5 0.176 C4-H 1.08415 C9-C9-H9 110.11888
17 H6 0.178 C5-H 1.08386 C9-C9-H9' 109.76328
18 H7 0.219 C6-H 1.08385 N11-C12-H12 108.84017
19 H8 0.210 N7-H 1.01069 N11-C12-H12' 112.54462
20 H10 0.195 C8-H 1.07588 N11-C12-H12'' 109.19042
21 H10' 0.171 C10-H 1.10746 N11-C13-H13 113.29697
22 H12 0.195 C10-H' 1.09844 N11-C13-H13' 108.87668
23 H12' 0.161 C12-H 1.09230 N11-C13-H13'' 109.29668
24 H12'' 0.193 C12-H' 1.10679 N11-C12-H12 108.84017
25 H13 0.159 C12-H'' 1.09501 N11-C13-H13 109.29668
26 H13' 0.189 C13-H 1.10694
27 H13'' 0.215 C13-H' 1.09506
28 C13-H'' 1.09471
Полная энергия системы и дипольный момент соответственно равны Еполн= -335183.41 кКал/моль и |и=1,63Дб. (Далее в тексте электронные заряды
приведены в тысячных долях единицы электрона, для удобности сопоставления данных и их обсуждения).
ВЗМО (-0.193 эВ) НСМО (Енсмо=0,001эВ)
Рисунок 2. Вид и величины ГО молекулы Донаксин
Энергия НСМО почти нулевая, а энергетическая щель между ГО молекулы равна к ёБ=0.195 эВ. Согласно Рис. 2., на ВЗМО плотность распределения соответствует на атом азота экзоциклической аминогруппы. При этом можно предположить, что именно электрофильные реагенты должным образом атаковать в первую очередь именно атом азота (механизм
орбитального контроля). Примером может служить проведенные ранее реакции электрофильного замещения молекулы [7]. В случае зарядового контроля максимальный отрицательный заряд в молекуле сосредоточен у пиррольного атома азота ^к=-0.814е), который наибольшей вероятностью подвергается атаке электрофильными реагентами.
Список литературы:
1. Хужаев В.У., Арипова С.Ф. Алкалоиды Arundo Donax // Химия природн.соедин.- 1998. - № 1. - С. 134-135.
2. Frisch M.J.F. and etc. / Gaussian 98. Revision A.5, Gaussian Inc.- Pittsburg (PA), 1998.
3. Аскаров И.Р., Киргизов Ш.М., Мамарахмонов М.Х., Алимбоев С.А. Синтез и квантово-химическое изучение реакции ацетилферроцена с изомерами аминобензойной кислоты. // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. 2020. № 1(67). Стр 42-44.
4. Мамарахмонов М.Х., Беленький Л.И., Джураев А.М., Чувылкин Н.Д., Аскаров И.Р. Квантово-химическое изучение производных ферроцена. Сообщение 1. Реакции арилирования с аминобензойными кислотами // Изв. АН. Сер. хим. - Москва, 2017. - №4. С. 721-723.
5. Мамарахмонов М.Х., Беленький Л.И., Чувылкин Н.Д., Аскаров И.Р. Квантово-химическое изучение производных ферроцена. Сообщение 2. Реакции арилирования с аминофенолами // Изв. АН. Сер. хим. - Москва, 2017. -№ 4. С. 724-726.
6. Нейланд О.Я. Органическая химия. / М.: ВШ. - 1990. - 751 с.
7. Жалолов И.Ж., Хужаев В.У., Левкович М.Г., Арипова С.Ф. Алкалоиды A.donax L., VIII. 3-алкилпроизводные индола в A.donax L. // Химия природ.соедин. 2000. - №5. - С.419-420.
