КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ ТРИМЕТИЛОЛТИОМОЧЕВИНЫ

Цитировать:
КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ ТРИМЕТИЛОЛТИОМОЧЕВИНЫ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Аскаров И.Р. [и др.]. 2021. 10(91). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12458 (дата обращения: 23.05.2022).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

Электронное строение синтезированного нами триметилолтиомочвины было изучо современным квантово-химическим методом DFT/B3LYP. Полученные результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными.

ABSTRACT

The electronic structure of the trimethylolthiourea synthesized by us was studied by the modern quantum-chemical method DFT / B3LYP. The results obtained are in good agreement with experimental data.

 

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

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

 

Известно, что в молекуле тиомочевины все атомы водорода аминогрупп очень реакционноспособны в отношении электрофильных реагентов, например, с формальдегидом [1]. А также они могут легко замещаться на другие электрофильные частицы. При этом продукты реакций всегда зависят от молярных концентраций реагирующих систем.

Эксперименталная часть.

Синтез триметилолтиомочевины. В колбе оборудованной магнитной мешалкой, растворяли 228 г (3 моль) тиомочевины (Мт) в 228 мл воды. Водный раствор нагревали до 40 оС до полного растворения Мт. В другую колбу положили 243,35 мл 34 % ного формалина, 10 % ный раствор аммиака медленно добавляли до показателя рН 8,3. Оба раствора объединили в 3-горлую колбу, оборудованную магнитной мешалкой. При выдержке смеси при 10 °С в течение 4 часа выпадал белый осадок. Затем раствор встряхивали и выливали в кристаллизатор. Через 1 день был выделен белый осадок (Выход продукта 89,2%).

Продолжая систематические исследования, в настоящей статье нами изучен продукт реакции синтеза триметилолтиомочевины. Реакция проведена по методике, описанной в литературе [2]. Для точного установления геометрии, а также электронной структуры проведен квантово-химический расчет продукта. При этом все геометрические параметры молекулы подвергалась полной оптимизации. Данная реакция проходит согласно схеме ниже:

 

   

Рисунок 1. Схема синтеза триметилолтиомочевины

 

Квантово-химические расчеты электронного строения проведены по программе Gaussian98 [3], по методу функционала плотности DFT B3LYP с базисным набором 3-21G, который удачно применен нами ранее [4-6]. Длина межатомных связей и валентные углы в соответствующих группах одинаковы. Условная нумерация атомов и оптимизированная структура продукта представлена на рис. 2.

 

          

Рисунок 2. Нумерация атомов и электронная структура продукта

 

Таблица.

Заряды (q), длина связей (d) и валентные углы (φ) молекулы

Атом

Заряд атома, q, e

Связь

Длина связи,

d, Ǻ,

Валентный угол

φ, град

1

C1

0,018

C1=S2

1,566

N3-C1-N4

119,861

2

S2

0,135

C1-N3

1,470

N3-C1-S2

119,900

3

N3

-0,347

C1-N4

1,470

N4-C1-S2

120,240

4

N4

-0,245

N3-H

1,002

C1-N3-C5

109,537

5

C5

0,017

N3-C5

1,470

N3-C5-O6

109,471

6

O6

-0,288

C5-H

1,070

C1-N4-C7

109,477

7

C7

0,018

C5-O6

1,430

N4-C7-O8

109,472

8

O8

-0,288

O6-H

0,960

 

 

9

C9

0,017

N4-C7

1,470

 

 

10

O10

-0,287

C7-H

1,071

 

 

11

 

 

C7-O8

0,430

 

 

12

 

 

O8-H

0,962

 

 

 

По данным таблицы и рис. 2, электронные заряды на всех атомах кислорода гидроксильных групп почти одинаковы (q≈-288e), нежели различаются между собой только на ∆q=±0,001е. При этом максимальный отрицательный электронный заряд в молекуле несет атом N3 (q=-0,347е). Потому на дальнейших химических превращениях, согласно зарядовому контролю реакций, именно последний среди конкурирующих атомов является возможным центром электрофильной атаки.

 

Список литературы:

  1. Азизов Т., Исаков Х., Брусков В. Квантово-химическое исследование строения и электронной структуры некоторых метиленовых производных тиокарбомида. // Узб. Хим. журн. -1996.- №5-6. - С. 7-11.
  2. Набиев М.Н., Беглов Б.М., Садыков К.Г., Усманов С. Мочевино-фармальдегидние удобрения. -Т.: Фан, 1991. - 240 с.
  3. M.J.F. Frisch and etc. / Gaussian 98. Revision A.5, Gaussian Inc.- Pittsburg (PA), 1998.
  4. Аскаров И.Р., Киргизов Ш.М., Мамарахмонов М.Х., Алимбоев С.А. Синтез и квантово-химическое изучение реакции ацетилферроцена с изомерами аминобензойной кислоты. // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. № 1(67). Стр 42-44.
  5. Мамарахмонов М.Х., Беленький Л.И., Джураев А.М., Чувылкин Н.Д., Аскаров И.Р.. Квантово-химическое изучение производных ферроцена. Сообщение 1. Реакции арилирования с аминобензойными кислотами // Изв. АН. Сер. хим. – 2017. - №4. С. 721-723.
  6. Мамарахмонов М.Х., Беленький Л.И., Чувылкин Н.Д., Аскаров И.Р. Квантово-химическое изучение производных ферроцена. Сообщение 2. Реакции арилирования с аминофенолами // Изв. АН. Сер. хим. – 2017. - №4. С. 724-726.
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. хим. наук, профессор, кафедра химии Андижанский Государственный Университет, Республика Узбекистан, г. Андижан

Doctor of Science, prof. Department chemistry, 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

соискатель, кафедра химии, Андижанский Государственный Университет, Республика Узбекистан, г. Андижан

Researcher, department chemistry, 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

младший научный сотрудник лаборатории неорг. синт. и материалов АО “Институт химических наук им. Бектурова”, Республика Казахстан, г. Алма-Ата

Junior scientific researcher, the Lab. of Inorg. Synth. & Materials, Bekturov Institute of chem. Science, Republic of Kazakhstan, Alma-Ata

д-р .техн. наук, проф., зав. лабораторией. неор. синт. и материалов, АО “Институт химических наук им. Бектурова”, Республика Казахстан, г. Алма-Ата

DSc, professor, Head of the Lab. of Inorg. Synth. & Materials, Bekturov Institute of chem. Science, Republic of Kazakhstan, Alma-Ata

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