РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МОЛЕКУЛЫ ЗАМЕЩЕННОГО АРИЛИДЕНЦИКЛОГЕКСАНОНА

CALCULATION OF GEOMETRIC PARAMETERS OF A SUBSTITUTED ARYLIDENECYCLOHEXANONE MOLECULE

Mikhail Kulikov

Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Chemical Technology and Ecology of the Berezniki Branch of Perm National Research Polytechnic University,

Russia, Berezniki

АННОТАЦИЯ

С использованием полуэмпирического метода РМ3 выполнен расчет геометрии пространственных изомеров замещенного арилиденциклогексанона. Приведены величины длин связей и валентных углов между атомами, входящими в остов молекулы. Общая геометрия молекул представлена в виде 3D моделей.

ABSTRACT

The geometry of the spatial isomers of substituted arylidenecyclohexanone was calculated using the semiempirical PM3 method. The values of the bond lengths and bond angles between atoms included in the molecular backbone are given. The general geometry of molecules is presented in the form of 3D models.

Ключевые слова: бензилиденциклогексанон, фурфурилиденциклогексанон, молекулярная геометрия, длины связей, валентные углы, квантовохимический расчет.

Keywords: benzylidenecyclohexanone, furfurylidenecyclohexanone, molecular geometry, bond lengths, bond angles, quantum chemical calculation.

Представленный материал посвящен анализу результатов квантовохимического расчета молекулы 2-[4-(диметиламино)бензилиден]-6-(фуран-2-илметилиден)циклогексанона. Рассматриваемое соединение относительно взаимного расположения фуранового цикла и карбонильной группы циклогексанона может существовать в виде двух пространственных изомеров – цис- (I) и транс- (II).

Выбор указанного соединения в качестве объекта исследования продиктован тем, что бензилиденциклогексанон и аналогичные соединения обладают весьма интересными свойствами и находят применение в различных областях [1-4]. В качестве метода исследования использован квантовохимический расчет молекулярной геометрии, который в настоящее время широко используется для изучения структуры и свойств химических соединений [5-7]. Расчет выполнен с применением полуэмпирического метода РМ3.

На рис. 1 представлена нумерация атомов, принятая при расчете, в таблицах 1,2 – основные геометрические параметры молекул. Из данных таблиц 1,2 следует, что оба изомера имеют сопоставимые значения длин связей и валентных углов между атомами, составляющими остов молекулы.

Для изучения общей геометрии молекул были построены 3D модели, представленные на рисунке 2. Из рисунка 2 видно, что молекула транс-изомера имеет более сильные стерические искажения. Это, в свою очередь, приводит к большему фрагментированию в распределении общей плотности заряда по сравнению с цис-изомером.

В процессе конформационного анализа установлено, что в обоих изомерах циклогексановое кольцо находится в конформации «ванна». Объяснением этому может служить взаимное влияние на кольцо объемных заместителей.

Рисунок 1. Нумерация атомов, принятая при расчете

Таблица 1.

Длины связей

Таблица 2.

Валентные углы

Рисунок 2. 3D модели молекул и диаграммы распределения общей плотности заряда

Таким образом, по результатам квантовохимического расчета изучены особенности геометрического строения пространственных изомеров замещенного арилиденциклогексанона. Определены значения длины связей и валентных углов между атомами, составляющими остовы молекул. Установлено, что молекула цис-изомера имеет более плоскостное строение, чем молекула транс-изомера.

Список литературы:

1. Пожаров М.В., Захарова Т.В. Синтез и изучение люминесцентных свойств комплекса тербия с дибензилиденциклогексаноном // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия, биология, экология. 2015. Т.15. №4. С.5-11.
2. Симонян М.А. Синтез, антирадикальная и антиоксидантная активность циквалона и его аналогов // Химико-фармацевтический журнал. 2007. Т.41. №8. С.7-10.
3. Shi W. Benzylidenecyclohexanone-triazole-based conjugated polymer: Click synthesis, Staudinger end-capping and application as optical probe scaffold // Dyes and Pigments. 2016. Vol.133. P.406-414.
4. Handayani S., Budimarwanti C., Haryadi W. Microwave-Assisted Organic Reactions: Eco-friendly Synthesis of Dibenzylidenecyclohexanone Derivatives via Crossed Aldol Condensation // Indonesian Journal of Chemistry. 2017. Vol.17. Iss.2. P.336-341.
5. Smitha M., Mary Y. Sheena., Pradhan K., Brahman D., Mary Y. Shyma., Thomas R., Pavithran R., Van Alsenoy C. Synthesis, spectral characterisation, quantum mechanical analyses and light harvesting properties of two azoimidazole analogues // Journal of molecular Structure. 2019. Vol.1197. P.45-55.
6. Macetti G., Genoni A. Quantum Mechanics/Extremely Localized Molecular Orbital Method: A Fully Quantum Mechanical Embedding Approach for Macromolecules // Journal of physical Chemistry. 2019. Vol.123. Iss.43. P.9420-9428.
7. Семенов С.Г., Бедрина М.Е., Егоров Н.В. Квантовохимический расчет спектроскопических и фотоэлектронных свойств [я]стаффанов // Журнал общей химии. 2016. Т.86. №12. С. 2006-2012.