КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ГЕОМЕТРИИ И ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ N,N1-ГЕКСАМЕТИЛЕН БИС-[(ДИБЕНЗИЛАМИНО) МОЧЕВИНЫ]

QUANTUM-CHEMICAL STUDY OF GEOMETRY AND ELECTRONIC STRUCTURE OF N,N1-HEXAMETHYLENE BIS-[(DIBENZYLAMINO)UREA]
Цитировать:
КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ГЕОМЕТРИИ И ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ N,N1-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 (дата обращения: 28.05.2024).
Прочитать статью:
DOI - 10.32743/UniChem.2022.98.8.14112

 

АННОТАЦИЯ

Современным методом квантовой химии изучены геометрические параметры N,N1-гексаметилен бис-[(дибензиламино) 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.

 

Ключевые слова: N,N1-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, N1-гексаметилен бис-[(дибензиламино) 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 N,N1-гексаметилен бис-[(дибензиламино)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).

 

Схема 1. Условная нумерация атомов молекулы

Ниже на рисунке 1 и в таблице представлены вычисленные геометрические параметры и электронные заряды на атомах.

 

Рисунок. 1. Распределение электронного заряда на атомах молекулы

 

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, O5, N6, N13, O15, 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 d=1,40Å. Также длина связи карбонильных групп >C4=O5 и >C14=O15 равны соответственно 1,260 Å и 1,260 Å, которые согласуются литературным данным [3, 4].

Таблица 1

Геометрические параметры и электронное распределение на атомах

Атом

Заряд, (q, е)

Связь

Длина, (d, Å)

Атом

Заряд, (q, е)

Связь

Длина, (d, Å)

N1

-0.547

N1-C2

1.470

C22

-0.207

C22-C23

1.401

C2

-0.254

N1-C3

1.467

C23

-0.192

C23-C24

1.401

C3

-0.272

N1-C4

1.470

C24

-0.193

C17-C25

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-C7

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

C10

-0.385

C10-C11

1.540

C31

-0.170

C31-C32

1.401

C11

-0.387

C11-C12

1.540

C32

-0.025

C32-C33

1.401

C12

-0.233

C12-C13

1.470

C33

-0.193

C33-C34

1.401

N13

-0.503

C13-C14

1.470

C34

-0.192

C34-C35

1.401

C14

0.691

C14=O15

1.258

C35

-0.207

C35-C36

1.401

O15

-0.565

C14-N16

1.470

C36

-0.163

C3-C37

1.540

N16

-0.239

N16-C17

1.470

C37

-0.205

C37-C38

1.401

C17

-0.244

N16-C18

1.470

C38

-0.029

C38-C39

1.401

C18

-0.028

C1-C19

1.540

C39

-0.168

C39-C40

1.401

C19

-0.171

C19-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

 

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, N1-гексаметилен бис-[(4,41-диметилдифенил)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.
Информация об авторах

д-р хим.наук, проф., заслуженный изобретатель Республики Узбекистан, действительный член Академии исцеления Узбекистана, акад. АН «Турон», Ташкентский химико-технологический институт, кафедра «Химическая технология переработки нефти и газа», Республика Узбекистан, г. Ташкент

doctor of Chemical Sciences, professor of the department of chemical technology of oil and gas refining, Honored Inventor of the Republic of Uzbekistan valid member of the healing academy of Uzbekistan, Academician of the Ac.Sc. “Turon”, Tashkent chemical-technological Institute, Republic of Uzbekistan, Tashkent

д-р хим. наук, заслуженный изобретатель, профессор кафедры химии Андижанского государственного университета им. З.М. Бабура, 170100, Республика Узбекистан, Андижан, Университет, дом 129

Dr. Chem. Sci., Professor of the Department of Chemistry, Andijan State University named after Z.M. Babur, 170100, Republic of Uzbekistan, Andijan, University str., 129

PhD, старший преподаватель кафедры химии, Андижанского госуниверситета, Узбекистан, г. Андижан

PhD, the senior lecturer of the department of chemistry, Andijan State University, Uzbekistan, Andijan

д-р. хим. наук, доц., зав. кафедрой медицинской химии, Андижанский государственный медицинский институт, Республика Узбекистан, г. Андижан

Ph.D. of Chemistry, Andijan State Medical Institute, Uzbekistan, Andijan

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top