Влияние свободной валентности на электронное строение радикалов н-спиртов
В.В. Туровцев1, Е.М. Чернова2, Е.А. Мирошниченко3, Ю.Д. Орлов2
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный медицинский университет» Минздрава России
2 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
3 ФГБУН «Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.1049
Оригинальная статья
Аннотация: В работе представлены результаты исследования влияния свободной валентности (при отрыве атома водорода) на электронное строение радикалов нспиртов на примере радикалов производных н-гептанола (C●H2(CH2)6OH, CH3—C●H-(CH2)5OH, C2H5—C●H-(CH2)4OH, C3H7—C●H-(CH2)3OH, C4H9—C●H-(CH2)2OH, C5H11—●HCH2OH, C6H13—C●H-OH, C7H15—O●). Оптимизация геометрии и нахождение распределения электронной плотности в указанных соединениях получено методом функционала плотности B3LYP/6-311++G(3df,3pd) 6d 10f. Электронное строение выбранных молекул и радикалов исследовано в рамках «квантовой теории атомов в молекуле» (QTAIM): вычислены электронные параметры атомов и атомных групп, изучено распределение спиновой плотности, количественно охарактеризованы понятия «радикальный центр» и «свободная валентность». Рассмотрены индуктивный эффект и переносимость атомных групп, составлена качественная шкала групповых электроотрицательностей. Проведено сравнение возмущающего действия различных атомных групп, в том числе содержащих свободную валентность, на углеводородную цепь, посредством сравнения интегральных параметров групп, входящих в состав исследуемых соединений, с параметрами «стандартных» групп.
Ключевые слова: квантовая теория атомов в молекуле, электронная плотность, электроотрицательность, индуктивный эффект, спиновая плотность, свободная валентность, радикальный центр
- Туровцев Владимир Владимирович – заведующий кафедрой медицинской биофизики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный медицинский университет» Минздрава России
- Чернова Елена Михайловна – заведующая базовой учебной лабораторией общей физики при кафедре общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Мирошниченко Евгений Александрович – главный научный сотрудник отдела горения и взрыва, ФГБУН «Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН»
- Орлов Юрий Дмитриевич – заведующий кафедрой общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
Ссылка на статью:
Туровцев, В.В. Влияние свободной валентности на электронное строение радикалов н-спиртов / В.В. Туровцев, Е.М. Чернова, Е.А. Мирошниченко, Ю.Д. Орлов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 1049-1058. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.1049.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Hohenberg, P. Inhomogeneous electron gas / P. Hohenberg, W. Kohn // Physical Review. – 1964. – V. 136. – I. 3B. – P. B864-B871. DOI: 10.1103/PhysRev.136.B864.
2. Бейдер, Р. Атомы в молекулах: Квантовая теория / Р. Бейдер. – М.: Мир, 2001. – 532 с.
3. The quantum theory of atoms in molecules: from solid state to DNA and drug design / ed. by C.F. Matta, R.J. Boyd. – Weinheim: Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co, 2007. – 567 p. DOI: 10.1002/9783527610709.
4. Верещагин, А.Н. Индуктивный эффект / А.Н. Верещагин. – М.: Наука. 1987. – 326 c.
5. Туровцев, В.В. Изучение индуктивного и стерического эффектов в нормальных спиртах / В.В. Туровцев, Е.М. Чернова, Ю.Д. Орлов // Журнал структурной химии. – 2015. – Т. 56. – № 2. – С. 225-231.
6. Туровцев, В.В. Изучение электронного строения и свойств пропаргильного радикала / В.В. Туровцев, Е.М. Чернова, В.Н. Ситников и др. // Журнал структурной химии. – 2016. – Т. 57. – № 3. – С.453-460. DOI: 10.15372/JSC20160301.
7. Туровцев, В.В. Изучение взаимосвязи электронного строения с термодинамическими свойствами индивидуальных соединений / В.В. Туровцев, Ю.Д. Орлов // Химическая физика. – 2014. – Т. 33. – № 7. – С. 29-31. DOI: 10.7868/S0207401X14070140.
8. Mezey, P.G. Holographic electron density shape theorem and its role in drug design and toxicological risk assessment / P.G. Mezey // Journal of Chemical Information and Computer Sciences. – 1999. – V. 39. – I. 2. – P. 224-230. DOI: 10.1021/ci980072y.
9. Bader, R.F.W. Theoretical definition of a functional group and the molecular orbital paradigm / R.F.W. Bader, P.L.A. Popelier, T.A. Keith // Angewandte Chemie International Edition. – 1994. – V. 33. – I. 6. – P. 620-631. DOI: 10.1002/anie.199406201.
10. Frisch, M.J. Gaussian 03 (Revision E 0.1 SMP) / M.J. Frisch, G.W. Canceucks, H.B. Schlegel et al. – Pittsburgh PA: Gaussian Inc., 2007.
11. Keith, T.A. AIMAll (Version 11.09.18, Professional). – Режим доступа: www.url: http://aim.tkgristmill.com. – 1.08.2020.
12. Riess, J. The theorem of hohenberg and kohn for subdomains of a quantum system / J. Riess, W. Münch // Theoretica chimica acta. – 1981. – V. 58. – I. 4. – P. 295-300. DOI: 10.1007/BF02426905.
13. Bader, R.F.W. Transferability of atomic properties and the theorem of Hohenberg and Kohn / R.F.W. Bader, P. Becke// Chemical Physics Letters. – 1988. – V. 148. – I. 5. – P. 452-458. DOI: 10.1016/0009-2614(88)87203-8.
14. Орлов, Ю.Д. Взаимосвязь феноменологических методов расчета энтальпий образования свободных радикалов / Ю.Д. Орлов, Ю.А. Лебедев // Журнал физической химии. – 1993. – T. 67. – № 5. – С. 925-932.
15. Benson, S.W. Thermochemical kinetics / S.W. Benson. – 2nd ed. – New York, Willey, 1976. – XI, 320 p.
16. Cohen, N. Revised group additivity values for enthalpies of formation (at 298k) of carbon-hydrogen and carbon-hydrogen- oxygen compounds / N. Cohen // Journal of Physical and Chemical Reference Data. – 1996. – V. 25. – I. 6. – P. 1411-1481. DOI: 10.1063/1.555988.
17. Орлов, Ю.Д. Определение энтальпий образования органических свободных радикалов по энергиям диссоциации связей. Сообщение 1. Углеводородные радикалы / Ю.Д. Орлов, Р.Х. Зарипов, Ю.А. Лебедев // Известия Академии наук. Серия химическая. – 1998. – № 4. – С. 637-642.
18. Чернова, Е.М. Исследование электронного строения разветвленных углеводородов в рамках квантовой теории атомов в молекуле. Изо- и трет- алканы / Е.М. Чернова, В.В. Туровцев, Ю.Д. Орлов // Химическая физика. – 2018. – T. 37. – № 11. – С. 10-14. DOI: 10.1134/S0207401X18110043.