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

Бертолле (Berthollet), Клод Луи

Французский химик Клод Луи Бертолле родился в г. Таллуаре (Савойя). Окончил Туринский университет (1768). В 1770-1783 гг. – практикующий врач и аптекарь (с 1772 г. в Париже), лейб-медик при дворе герцога Орлеанского. Одновре ...

Вычислительная химия

Вычислительная химия — ветвь химии, которая использует компьютеры для решения химических проблем. Вычислительная химия использует результаты классической и квантовой теоретической химии, реализованные в виде эффективных комп ...

Купер (Couper), Арчибальд Скотт

Шотландский химик Арчибалд Скотт Купер родился в г. Керкинтиллох, неподалёку от Глазго. Обучался в университетах Глазго и Эдинбурга (1852-1856), затем в Берлинском университете (1854-1855). В 1856-1857 гг. работал в лаборатории Ш. ...