Квантово-химические исследования реакции тиомочевины с формальдегидом

Quantum chemical studies of the reaction of thiurea with formaldehyde
Цитировать:
Квантово-химические исследования реакции тиомочевины с формальдегидом // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Аскаров И.Р. [и др.]. 2021. 3(84). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11450 (дата обращения: 04.07.2022).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

С помощью современного квантово-химического метода DFT/B3LYP изучено пространственное и электронное строение тиомочевины и формальдегида. На основе результатов теоретических расчетов проведены реакции по синтезу различных олигомеров.

ABSTARCT

The electronic structure of thiourea and formaldehyde has been studied by the modern quantum-chemical method DFT / B3LYP. Based on the results of theoretical calculations, reactions for the synthesis of various oligomers were carried out.

 

Ключевые слова: квантово-химический расчет, электронная структура, реакционная способность, синтез, олигомеры, тиомочевина, формальдегид.

Keywords: quantum chemical calculation, electronic structure, reactivity, synthesis, oligomers, thiourea, formaldehyde.

 

В литературе широко известны методы синтеза олигомеров из диаминов посредством карбоновых кислот [2]. Обычно в таких реакциях в первую очередь атаку осуществляет электрофиль, процесс протекает с выделением воды. Реакция проводится в щелочной среде.

 

Схема 1. Пути синтеза олигомеров их тиомочевины и формальдегида

 

Нами проведены квантово-химические расчеты реагентов (тиомочевины и формальдегида) как в газовой фазе, так и в среде модельного раствора щелочи.

 

Рисунок 1. Электронные заряды на атомах реагентов

 

Для определения реакционной способности реагентов нами проведены расчеты молекулярного аниона метилкарбоновой кислоты, аниона формальдегида отщеплением из ее молекулы одного протона в среде щелочи для сравнения энергии депротонирования реагентов. При этом, как видно из рис. 2, в анионе на углеродном атоме скапливается отрицательный заряд, равный q=–0,266e.

Продукты реакции тиомочевины и формальдегида зависят от мольного соотношения реагентов. Например, при соотношении реагентов 1:1; 1:2; и 1:3 соответственно получали монометилолмочевину, диметилолмочевину и триметилолмочевину как основные продукты реакции.

 

Рисунок 2. Электронное строение триметилолмочевины

 

Представляет теоретический интерес изучение реакционной способности и путей синтеза триметилолмочевины для проведения селективного синтеза. Для выявления условий синтеза этой реакции нами проведены квантово-химические расчеты по методу DFT-B3LYP по программе Gaussian 98 [1]. Ниже представлена схема распределения электронных зарядов на атомах продукта 5.

Экспериментальная часть

Синтез монометилолтиомочевины. В колбе, оборудованной магнитной мешалкой, растворяли 152 г (2 моль) монометилолмочевины (Мт) в 152 мл воды. Водный раствор нагревали до 40 °C до полного растворения Мт. В другую колбу положили 162,5 г 34 %-ного формалина, 10 %-ный раствор аммиака медленно добавляли до показателя pH 8,3. Оба раствора объединили в 3-горлую колбу, оборудованную магнитной мешалкой, термометром и делительной воронкой, и установили в водяную баню. В колбу добавили раствор формалина. Раствор Мт добавляли через делительную воронку порциями в течение 30 мин. Затем перемешивали при 10 °С в течение 4 часов. Затем раствор встряхивали и выливали в кристаллизатор, оставили на сутки и получили белый осадок. Осадок отфильтровали, перекристаллизовали и высушили. Выход продукта составляет 91,4 %.

По указанному методу, изложенному выше в соотношениях согласно схеме 1, получили диметилолмочевину 4 (выход продукта – 86,1 %) и триметилолмочевину 5 (выход – 78,9 %).

 

Список литературы:

  1. Квантово-химические исследования пиримидин-4-онов сообщение 3.* 2-оксо(тиоксо, селеноксо)пиримидин-4-оны и 5,6-диметил-2-оксо(тиоксо)тиено[2,3-d]пиримидин-4-оны / М.Х. Мамарахмонов, Л.И. Беленький, Н.Д. Чувылкин, М.А. Аширматов [и др.] // Изв. АН. Сер. хим. – 2014. – № 2. – С. 350–354.
  2. Мочевино-формальдегиднқе удобрения / М.Н. Набиев, Б.М. Беглов, К.Г. Садыков, С. Усманов. – Ташкент : Фан, 1991. – 240 с.
  3. M. J. F Frisch and etc. Gaussian 98, Revision A. 5, Gaussian Inc. – Pittsburgh (PA), 1998.
Информация об авторах

д-р химических наук, профессор кафедры химии, Андижанский государственный университет, 170100, Узбекистан, Андижан, улица Университетская, дом 129

Doctor of Chemical Sciences, Professor of the Department of Chemistry Andijan State University, 170100, Uzbekistan, Andijan, Universitetskaya st, 129

д-р техн. наук, проф., Андижанский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Андижан

DSc, prof. Andijan State University, Republic of Uzbekistan, Andijan

PhD, доцент кафедры химии Андижанского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Андижан

PhD, docent of the department of Chemistry Andijan State University, Republic of Uzbekistan, Andijan

соискатель, Андижанский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Андижан

Andijan State University, Republic of Uzbekistan, Andijan

ст. науч. сотр., АО «Институт химических наук им. Бектурова», Республика Казахстан, г. Алма-Ата

Sci. researcher of Bekturov Institute of chem. Sciences, Republic of Kazakhstan, Alma-Ata

д-р техн. наук, профессор, заведующий лабораторий, АО Институт химических наук имени А.Б.Бектурова, 050010, Казахстан, г. Алматы, улица Ш.Уалиханова, 106

doctor of technical sciences, professor, head of laboratories, JSC AB Bekturov Institute of Chemical Sciences, 050010, Kazakhstan, Almaty, Sh.Ualikhanov st., 106

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top