CC BY
7
Д • 7universum.com
Д UNIVERSUM:
№ 8(98) /YY\ химия И БИОЛОГИЯ август, 2022 г.
DOI: 10.32743/UniChem.2022.98.8.14112
КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ГЕОМЕТРИИ И ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ ^^-ГЕКСАМЕТИЛЕН БИС- [(ДИБЕНЗИЛАМИНО) МОЧЕВИНЫ]
Махсумов Абдухамид Гафурович
д-р хим. наук, проф., кафедра органической химии, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Аскаров Ибрагим Рахманович
д-р хим. наук, проф., Андижанский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: stek@inbox.ru
Мамарахмонов Мухаматдин Хомидович
PhD, доцент, кафедра Химии, Андижанский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: muhamatdin@mail.ru
Холбоев Юсубжон Хакимович
канд. хим. наук, доцент, кафедра медицинской химии, Андижанский государственный медицинский институт, Республика Узбекистан, г. Андижан
QUANTUM-CHEMICAL STUDY OF GEOMETRY AND ELECTRONIC STRUCTURE OF N,N1-HEXAMETHYLENE BIS-[(DIBENZYLAMINO)UREA]
Abduxamid Maksumov
Doctor of chemical sciences, prof. department chemistry, Tashkent chemical-technological institute Republic of Uzbekistan, Tashkent
Ibragim Askarov
DSc, professor,
Department of chemistry, Andijan State University, Republic of Uzbekistan, Andijan
Mukhamatdin Mamarakhmonov
PhD, Associate professor, department chemistry, Andijan State University Republic of Uzbekistan, Andijan
Yusubjon Kholboyev
Candidate of science, Associate professor, department of medicinal chemistry, Andijan State Medicinal institute
Republic of Uzbekistan, Andijan
АННОТАЦИЯ
Современным методом квантовой химии изучены геометрические параметры ^^-гексаметилен бис-[(ди-бензиламино) мочевины]. На основе полученных данных анализировано электронное строение соединения.
ABSTRACT
The geometrical parameters of N,N1-hexamethylene bis-[(dibenzylamino)urea] have been studied by modern quantum chemistry methods. Based on the data obtained, the electronic structure of the compound was analyzed.
Библиографическое описание: КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ГЕОМЕТРИИ И ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ N,N 1 -ГЕКСАМЕТИЛЕН БИС-[(ДИБЕНЗИЛАМИНО)МОЧЕВИНЫ] // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Махсумов А.Г. [и др.]. 2022. 8(98). URL: https://7universum. com/ru/nature/archive/item/14112
Д • 7universum.com
Д UNIVERSUM:
№ 8(98) /YV\ ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ август, 2022 г.
Ключевые слова: ^^-гексаметилен бис-[(дибензиламино) мочевина], квантово-химический расчет, метод DFT-D3LYP, геометрия, электронное строение.
Keywords: N,N1-hexamethylene bis-[(dibenzylamino)urea], quantum chemical calculation, DFT-D3LYP method, geometry, electronic structure.
Введение. N ^-гексаметилен бис-[(дибензила-мино) мочевина] - является эффективным биостимулятором роста растений. Синтез и механизм образования молекулы из этого класса соединений исследован нами ранее [1] Нахождение в структуре пары молекул крайних ароматических фрагментов делает ее уникальной в отношении различных реагентов, которая требует проведения ряд теоретических исследований для установления ее реакционной способности.
Метод исследования. Для определения геометрических параметров и электронного строения объекта, нами проведен квантово-химический расчет геометрии ^^-гексаметилен бис-[(дибензила-мино)мочевины] современным методом квантовой химии DFT-B3LYP базисным набором 3-21G по программе Gaussian [2]. Начальная матрица была подготовлена по программе GaussView.
Нумерация атомов выбраны нами условно, которая приводит к упрощению анализа рассчитанных данных (см. схему 1).
35
34^^36
I
33
31
C
3
\ 1
N /
15 O
27
28
17 C
6 8 10 12 И
N /
^C^ ^C^ ^C^ N 14 N
7 9 11 13 16 C^19
25
30
Рисунок 1. Условная нумерация атомов молекулы
Ниже на рисунке 1 и в таблице представлены вычисленные геометрические параметры и электронные заряды на атомах.
Рис. 1. Распределение электронного заряда на атомах молекулы
5
Анализ результатов. Согласно нами рассчитанных данных максимальные отрицательные заряды накоплены на гетероатомах, а именно, на атомах азота и кислорода, как показано ниже на Рис. 1. Например, на атомах N1, 05, N6, N13, 015, N16 величина электронных зарядов равны -0,55е, -0,47е, -0,61е, -0,50е, -0,56е, -0,24е соответственно.
Анализ геометрических параметров молекулы, а именно межатомные расстояния показывает, что длина всех связей у ароматического кольца лежат в пределах величин, приведенные в литературе и составляет в среднем ё=1,40А. Также длина связи карбонильных групп >С4=05 и >С14=015 равны
№ 8 (98)
август, 2022 г.
соответственно 1,260 А и 1,260 А, которые согласуются литературным данным [3, 4].
Таблица 1.
Геометрические параметры и электронное распределение на атомах
Атом Заряд, (я, е) Связь Длина, (d, А) Атом Заряд, (я, е) Связь Длина, А)
N1 -0.547 N1^2 1.470 C22 -0.207 C22-C23 1.401
C2 -0.254 N1^3 1.467 C23 -0.192 C23-C24 1.401
C3 -0.272 N1^4 1.470 C24 -0.193 07^25 1.540
C4 0.744 C4=O5 1.260 C25 -0.034 C25-C26 1.401
O5 -0.471 C4-N6 1.470 C26 -0.205 C26-C27 1.401
N6 -0.607 N6^7 1.470 C27 -0.191 C27-C28 1.401
C7 -0.262 C7-C8 1.540 C28 -0.207 C28-C29 1.401
C8 -0.396 C8-C9 1.540 C29 -0.165 C29-C30 1.401
C9 -0.360 C9-C10 1.540 C30 -0.166 C2-C31 1.540
00 -0.385 00-01 1.540 C31 -0.170 C31-C32 1.401
01 -0.387 01-02 1.540 C32 -0.025 C32-C33 1.401
02 -0.233 02-03 1.470 C33 -0.193 C33-C34 1.401
N13 -0.503 03-04 1.470 C34 -0.192 C34-C35 1.401
04 0.691 04=015 1.258 C35 -0.207 C35-C36 1.401
O15 -0.565 04-N16 1.470 C36 -0.163 C3-C37 1.540
N16 -0.239 N16-07 1.470 C37 -0.205 C37-C38 1.401
07 -0.244 N16-08 1.470 C38 -0.029 C38-C39 1.401
08 -0.028 0-09 1.540 C39 -0.168 C39-C40 1.401
09 -0.171 09-C20 1.401 C40 -0.164 C40-C41 1.401
C20 -0.163 C20-C21 1.401 C41 -0.207 C41-C42 1.401
C21 -0.207 C21-C22 1.401 C42 -0.190 C42-C37 1.401
Анализ реакционной способности на основе граничных молекулярных орбиталей (ГМО) используют в научной литературе. [5, 6].
Рисунок 2 а. Объемный вид ВЗМО молекулы
№ 8 (98)
август, 2022 г.
Рисунок 2 б. Объемный вид НСМО молекулы
Выводы. Таким образом, согласно нами вычисленным данным, правая часть молекулы (Рис. 2 а.) -ароматический фрагмент и все гетероатомы соседствующие с ним, имеют высокий вклад в образовании высшей занятой молекулярной орбитали (ВЗМО). Поэтому, в реакциях реагентами кислотного характера именно эта часть молекулы должным образом может
стать предпочтительным реакционным центром. А при взаимодействии с реагентами - основаниями, предпочтительным центром реакционной способности является левый ароматический фрагмент молекулы и только непосредственно связанная аминогруппа (Рис 2б). Производные аренов и изучение их различных свойств исследован методом ГМО [7].
Список литературы:
1. Холбоев Ю.Х., и др. Синтез и вероятный механизм образования N, ^-гексаметилен бис-[(4,41-диметилдифе-нил)азо2,21-диамино)мочевин]// Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. Холбоев Ю.Х. [и др.]. 2021. 7(85). URL:https://7universum.com/ru/nature/item/12002 (дата обращения 15.07.2022).
2. M.J.F. Frisch and etc. / Gaussian 98. Revision A.5, Gaussian Inc.- Pittsburg (PA), 1998.
3. Нейланд О.Я. Органическая химия. Учебник. - М.: Высшая школа, 1990. - 751 с.
4. И.Р. Аскаров, Ш.М.Киргизов, Махсумов А.Г., Исаев Ю.Т. Органическая химия. Т.: Гафур Гулям, 2012. - 605 с.
5. Клопман Г. Реакционная способность и пути реакций. М.: Мир. 1977. - 341 C.
6. М.Х. Мамарахмонов, Л.И. Беленький, А.М. Джураев, Н.Д. Чувылкин, И.Р. Аскаров. Квантово-химическое изучение производных ферроцена. Реакции арилирования с аминобензойными кислотами // Изв. АН. Сер. хим. - Москва, 2017. - №4. С. 721-723.
7. Abu Abdou, Omran A. Omran, Ayman Nafady, Igor S. Antipin. Structural, spectroscopic, FMOs, and non-linear optical properties exploration of three thiacaix(4)arenes derivatives. // Arabian journal of chemistry. -Vol. 15.- Issue 3. March 2022. 103656.
