Постановка и решение задачи

Рефераты по химии / Теоретическое изучение возможности изомеризации карбенов в четырех- или шестичленные гетероциклы / Постановка и решение задачи
Страница 1

В соответствии с планом совместных работ, проводимых в рамках сотрудничества НИИ ФОХ ЮФУ и Университета Версаля (Франция) была поставлена задача изучения методами квантовой химии возможности реакций изомеризации карбена 1:

В результате таких процессов могут быть получены либо замещенные четырехчленные системы типа 3, либо бициклические системы типа 4. Все процессы экспериментально изучаются группой Ф. Кути в Университете Версаля в тетрагидрофуране (THF).

Для решения поставленной задачи нами были проведены DFT-квантовохимические расчеты в базисе B3LYP/6-31G** как в газовой фазе, так и в THF.

На рис. 1 представлены результаты газофазных расчетов, а на рис. 2 – расчетов в THF. Во всех случаях для систем 1-4 выбирались наиболее стабильные конформеры (соответственно 1а, 2а, 3а).

Следует отметить ожидаемую достаточную сближенность синглетного (S0) и триплетного (T1) электронных состояний для исходного карбена (1а,1b). Более того, по расчетам, исходный карбен 1 наиболее энергетически стабилен именно в триплетном состоянии, см. табл. 1 .

Полные и относительные энергии рассчитанных систем представлены в табл.1. Очевидно, что процессы 1→2→3 и конкурирующий с ними 1→4 протекают как сильно экзотермические (особенно последний) и, следовательно, можно утверждать, что термодинамически все рассмотренные процессы перегруппировки карбена 1 в гетероциклические продукты 3 и 4 выгодны и могут быть реализованы экспериментально.

Figure1.

Calculated geometrical attributes of isomers 1- 4 in the gas phase. Bond lengths in Ǻ, angles in degrees.

Figure 2.

Calculated geometrical attributes of isomers 1 - 4 in the THF. Bond lengths in A, angles in degrees.

4

Figure3.

Schematic view of the energy gaps between the most stable isomer 1 and others in the gas phase and THF (dotted lines).

Table 1

. Calculated total (E, in a.u.) and relative (E, in kcal/mol) energies of the thermodynamically stable isomers 1-4 in the gas phase and in the THF. Values in parenthes are total and relative energies of systems 1a and 1b in triplet state.

 

Gas phase

THF

System

Е

ΔЕ

Е

ΔЕ

1

a

-421.41109

(-421.43179)

0.0

-12.9

-421.41730

0.0

1

b

-421.40994

(-421.42961)

0.7

-11.6

-421.41585

0.9

2

a

-421.44527

-21.4

-421.45841

-25.8

2

b

-421.44398

-20.6

-421.45667

-24.7

3

a

-421.51760

-66.8

-421.52212

-65.8

3

b

-421.51673

-66.3

-421.52234

-65.9

4

-421.53943

-80.5

-421.54595

-80.7

Страницы: 1 2

Информация о химии

Эллинистический период

Колыбелью алхимии был Египет. Египтяне блестяще владели прикладной химией, которая, однако, не была выделена в самостоятельную область знания, а входила в «священное тайное искусство» жрецов. Как отдельная область знан ...

Mg — Магний

МАГНИЙ (лат. Magnesium), Mg (читается «магний»), химический элемент IIА группы третьего периода периодической системы Менделеева, атомный номер 12, атомная масса 24,305. Природный магний состоит из трех стабильных нукл ...

Графит как смазка для искусственных суставов

Эта информация не только полезна для дизайна и создания новых типов имлантов, но и позволяет ответить на ряд вопросов, связанных с взаимодействием графита с организмом человека. Ежегодно в Великобритании проводится более 50000 оп ...