Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: XXXIX Международной научно-практической конференции «Технические науки - от теории к практике» (Россия, г. Новосибирск, 22 октября 2014 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Химическая техника и технология

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
КругловаАнастасия А., Голуб Е.Е. 1,3,4,6-ТЕТРАКАРБОНИЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ В ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ. СООБЩЕНИЕ 1. КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ МОЛЕКУЛЫ ОКТАН-2,4,5,7-ТЕТРАОНА // Технические науки - от теории к практике: сб. ст. по матер. XXXIX междунар. науч.-практ. конф. № 39. – Новосибирск: СибАК, 2014.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

1,3,4,6-ТЕТРАКАРБОНИЛЬНЫЕ  СИСТЕМЫ  В  ХИМИИ  И  ХИМИЧЕСКОЙ  ТЕХНОЛОГИИ.  СООБЩЕНИЕ  1.  КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЕ  РАСЧЁТЫ  МОЛЕКУЛЫ  ОКТАН-2,4,5,7-ТЕТРАОНА

Козьминых  Владислав  Олегович

д-р  хим.  наук,  профессор,  зав.  кафедрой  химии  Пермского  государственного  гуманитарно-педагогического  университета,  РФ,  г.  Пермь

E -mail:  kvoncstu@yahoo.com

Круглова  Анастасия  Александровна

студент  естественнонаучного  факультета  Пермского  государственного  гуманитарно-педагогического  университета,  РФ,  г.  Пермь

E-mail: 

Голуб  Елена  Ефимовна

ассистент  кафедры  химии  Пермского  государственного  гуманитарно-педагогического  университета,  РФ,  г.  Пермь

E-mail:  

 

1,3,4,6-TETRACARBONYL  SYSTEMS  IN  CHEMISTRY  AND  CHEMICAL  TECHNOLOGY.  PART  1.  QUANTUM  CHEMICAL  CALCULATIONS  OF  OCTANE-2,4,5,7-TETRONE  MOLECULE

Vladisla  Kozminykh

doctor  of  Chemical  Sciences,  Professor,  Head  of  the  Chemical  Section  of  Perm  State  Humanitarian  Pedagogical  University,  Russia,  Perm

Kruglova  Anastasiya

student  of  the  Natural  Faculty  of  Perm  State  Humanitarian  Pedagogical  University,  Russia,  Perm

Golub  Elena

assistant  of  the  Chemical  Section  of  Perm  State  Humanitarian  Pedagogical  University,  Russia,  Perm

 

Исследование  выполнено  в  рамках  проекта  РФФИ  «Т опология  координационных  карбонильных  систем  с  максимально  сближенными  1,2-  и  1,3-диоксозвеньями»  (регистрационный  номер  15-03-08038). 

 

АННОТАЦИЯ

Представлены  результаты  квантово-химических  расчётов  двух  линейных  и  одной  кольчатой  таутомерных  форм  начального  представителя  1,3,4,6-тетракарбонильных  систем  —  октан-2,4,5,7-тетраона. 

ABSTRACT

Results  of  quantum  chemical  calculations  of  two  linear  and  one  ring  tautomeric  forms  of  octane-2,4,5,7-tetrone  as  the  first  representative  of  1,3,4,6-tetracarbonyl  systems  are  presented. 

 

Ключевые  слова:   октан-2,4,5,7-тетраон;  таутомерные  формы;  (3Z,5Z)-4,5-дигидрокси-3,5-октадиен-2,7-дион;  2-гидрокси-5-метил-2-(2-оксопропил)фуран-3(2H)-он;  квантово-химические  расчёты. 

Keywords:   octane-2,4,5,7-tetrone;  tautomeric  forms;  (3Z,5Z)-4,5-dihydroxyocta-3,5-diene-2,7-dione;  2-hydroxy-5-methyl-2-(2-oxopropyl)furan-3(2H)-one;  quantum  chemical  calculations. 

 

Доступные  и  реакционноспособные  1,3,4,6-тетракарбонильные  системы  (1)  (рис.  1)  находят  применение  в  синтетической  органической  химии  и  химической  технологии  [1—9].  Особенностям  строения  этих  соединений,  установленным  на  основании  спектральных  данных,  посвящены  статьи  [1;  3;  5—8].  До  наших  исследований  [8]  квантово-химические  характеристики  опубликованы  только  для  близкой  кольчатой  оксосистемы  —  метилового  эфира  (2-гидрокси-3-оксо-5-фенил-2,3-дигидрофуран-2-ил)уксусной  кислоты  (2)  [10]. 

Нами  впервые  представлены  результаты  полуэмпирических  и  неэмпирических  квантово-химических  расчётов,  выполненных  с  использованием  пакета  программ  ChemOffice  Ultra,  двух  линейных  (1A),  (1B)  и  кольчатой  (1C )  таутомерных  форм  молекулы  начального  представителя  1,3,4,6-тетракарбонильных  систем  —  октан-2,4,5,7-тетраона  (табл.  1).  Проведено  сравнение  расчётных  значений  длин  связей  и  валентных  углов  с  экспериментальными  величинами  по  данным  рентгеноструктурного  анализа  структуры  (1 B)  [7]. 

 

Рисунок  1.  Структурное  разнообразие  1,3,4,6-тетракарбонильных  систем  (1):  линейные  формы  тетракетона  (1:  R=CH3)  —  октан-2,4,5,7-тетраон  (1A)  и  (3Z,5Z )-4,5-дигидрокси-3,5-октадиен-2,7-дион  (1B),  кольчатый  таутомер  —  2-гидрокси-5-метил-2-(2-оксопропил)фуран-3(2H)-он  (1C);  известный  [9]  структурный  аналог  –  метиловый  эфир  (2-гидрокси-3-оксо-5-фенил-2,3-дигидрофуран-2-ил)уксусной  кислоты  (2)

 

Таблица  1. 

Сравнительные  геометрические  характеристики  и  квантово-химические  параметры  октан-2,4,5,-тетраона  (1A ),  его  линейной  формы  —  (3Z,5Z)-4,5-дигидрокси-3,5-октадиен-2,7-диона  (1B)  и  кольчатого  таутомера  —  2-гидрокси-5-метил-2-(2-оксопропил)фуран-3(2H)-она  (1C)

Структуры  и  фрагменты

Расчётные  значения  параметров

Экспериментальные  величины  (см.  статью  [7])

1A

1a

Длины  связей  (d ,  Å)

C(1)-C(6)

1,577

 

C(3)-C(1)

1,549

 

C(3)-H(13)

1,120

 

C(3)-H(14)

1,116

 

C(4)-C(3)

1,537

 

C(8)-C(6)

1,703

 

C(8)-H(15)

1,125

 

C(8)-H(16)

1,123

 

C(11)-C(4)

1,516

 

C(11)-H(17)

1,113

 

C(11)-H(18)

1,112

 

C(11)-H(19)

1,112

 

C(12)-C(9)

1,518

 

C(12)-H(20)

1,112

 

C(12)-H(21)

1,113

 

C(12)-H(22)

1,113

 

O(2)-C(1)

1.223

 

O(5)-C(4)

1,212

 

O(7)-C(6)

1,223

 

O(10)-C(9)

1,210

 

Валентные  углы  (ω,  град)

C(1)-C(4)-C(6)

117,449

 

C(3)-C(2)-C(1)

112,015

 

C(4)-C(1)-C(2)

111,487

 

C(7)-C(6)-C(4)

114,283

 

C(9)-C(3)-C(2)

111,783

 

C(10)-C(7)-C(6)

117,595

 

C(1)-C(4)-O(5)

121,340

 

C(6)-C(4)-O(5)

121,207

 

C(10)-C(7)-O(8)

121,510

 

H(11)-C(1)-C(2)

110,709

 

H(11)-C(1)-C(4)

109,106

 

H(12)-C(1)-C(2)

109,707

 

H(12)-C(1)-C(4)

108,551

 

H(12)-C(1)-H(11)

107,160

 

H(13)-C(2)-C(1)

109,337

 

H(13)-C(2)-C(3)

109,397

 

H(14)-C(2)-C(1)

109,473

 

H(14)-C(2)-C(3)

109,178

 

H(14)-C(2)-H(13)

107,326

 

H(15)-C(3)-C(2)

109,535

 

H(15)-C(3)-C(9)

109,217

 

H(16)-C(3)-C(2)

109,576

 

H(16)-C(3)-C(9)

109,240

 

H(16)-C(3)-H(15)

107,386

 

H(17)-C(6)-C(4)

109,229

 

H(17)-C(6)-C(7)

108,152

 

H(18)-C(6)-C(4)

107,843

 

H(18)-C(6)-C(7)

109,317

 

H(18)-C(6)-H(17)

107,841

 

H(19)-C(9)-C(3)

111,033

 

H(20)-C(9)-C(3)

111,153

 

H(20)-C(9)-H(19)

107,707

 

H(21)-C(9)-C(3)

111,142

 

H(21)-C(9)-H(19)

107,691

 

H(21)-C(9)-H(20)

107,955

 

H(22)-C(10)-C(7)

110,742

 

H(23)-C(10)-C(7)

110,122

 

H(23)-C(10)-H(22)

108,794

 

H(24)-C(10)-C(7)

110,973

 

H(24)-C(10)-H(22)

108,032

 

H(24)-C(10)-H(23)

108,094

 

O(8)-C(7)-C(6)

120,857

 

Заряды  на  атомах  (C/O,  δ+/-)

C(1)

0,376

 

C(3)

0,047

 

C(4)

0,472

 

C(6)

0,685

 

C(8)

0,030

 

C(9)

0,423

 

C(11)

-0,179

 

C(12)

-0,177

 

O(2)

-0,462

 

O(5)

-0,566

 

O(7)

-0,526

 

O(10)

-0,608

 

1B

b1

Длины  связей  (d,  Å)

C(1)-C(7)

1,481

 

C(3)-C(1)

1,359

1,452

C(5)-C(3)

1,484

0,960

С(5)-С(14)

1,518

1,503

C(9)-C(7)

1,359

 

C(11)-C(9)

1,484

 

C(13)-C(5)

1,519

 

C(14)-C(11)

1,519

 

С(14)-H(20)

1,113

0,970

C(14)-H(21)

1,111

0,930

C(14)-H22)

1,112

0,950

H(15)-C(3)

1,102

 

H(16)-C(9)

1,102

 

H(17)-C(13)

1,114

 

H(18)-C(13)

1,114

 

H(19)-C(13)

1,113

 

H(20)-C(14)

1,114

 

H(21)-C(14)

1,114

 

H(22)-C(14)

1,113

 

H(4)-O(2)

0,967

 

H(10)-O(8)

0,967

0,970

O(2)-C(1)

1,362

1,336

O(6)-C(5)

1,224

1,247

O(8)-C(7)

1,362

1,363

O(12)-C(11)

1,224

 

Валентные  углы  (ω,  град)

C(1)-C(6)-C(8)

118,517

 

C(4)-C(3)-C(1)

128,888

120,200

C(6)-C(1)-C(3)

118,517

122,500

C(9)-C(8)-C(6)

128,888

 

C(11)-C(4)-C(3)

126,037

119,300

C(12)-C(9)-C(8)

126,037

 

C(1)-C(6)-O(7)

120,352

 

C(3)-C(1)-O(2)

121,131

123,300

C(6)-C(1)-O(2)

120,352

114,260

C(8)-C(6)-O(7)

121,130

 

C(11)-C(4)-O(5)

116,828

119,900

C(12)-C(9)-O(10)

116,828

 

H(13)-O(2)-C(1)

111,933

103,000

H(14)-O(7)-C(6)

111,933

 

H(15)-C(3)-C(1)

119,800

118,800

H(15)-C(3)-C(4)

111,312

121,000

H(16)-C(8)-C(6)

119,800

 

H(16)-C(8)-C(9)

111,312

 

H(17)-C(11)-C(4)

116,008

110,000

H(18)-C(11)-C(4)

109,291

112,000

H(18)-C(11)-H(17)

106,928

108,000

H(19)-C(11)-C(4)

109,292

114,000

H(19)-C(11)-H(17)

106,924

102,000

H(19)-C(11)-H(18)

108,119

110,000

H(20)-C(12)-C(9)

116,008

 

H(21)-C(12)-C(9)

109,291

 

H(21)-C(12)-H(20)

106,928

 

H(22)-C(12)-C(9)

109,292

 

H(22)-C(12)-H(20)

106,924

 

H(22)-C(12)-H(21)

108,119

 

O(5)-C(4)-C(3)

117,135

120,800

O(10)-C(9)-C(8)

117,135

 

Заряды  на  атомах  (C/O,  δ+/-)

C(1)

0,314

 

C(2)

-0,246

 

C(3)

0,439

 

C(4)

-0,177

 

O(1)

-0,146

 

O(2)

-0,606

 

1C

c3

Длины  связей  (d ,  Å)

C(11)-O(9)

1,210

 

C(3)-C(1)

1,350

 

C(5)-C(3)

1,471

 

C(5)-C(4)

1,522

 

C(6)-C(1)

1,498

 

C(12)-C(4)

1,528

 

C(12)-C(11)

1,521

 

C(13)-C(11)

1,517

 

C(3)-H(14)

1,097

 

C(6)-H(15)

1,113

 

C(6)-H(16)

1,113

 

C(6)-H(17)

1,113

 

C(12)-H(18)

1,116

 

C(12)-H(19)

1,115

 

C(13)-H(20)

1,113

 

C(13)-H(21)

1,113

 

C(13)-H(22)

1,113

 

C(3)-H(14)

1,097

 

C(4)-O(2)

1,428

 

C(4)-O(10)

1,419

 

O(2)-C(1)

1,382

 

O(7)-C(5)

1,222

 

O(10)-H(8)

0,963

 

Валентные  углы  (ω,  град)

C(4)-C(5)-C(3)

105,089

 

C(4)-C(12)-C(11)

115,500

 

C(5)-C(3)-C(1)

108,650

 

C(6)-C(1)-C(3)

125,839

 

C(12)-C(4)-C(5)

113,700

 

C(13)-C(11)-C(12)

116,712

 

C(3)-C(1)-O(2)

111,533

 

C(5)-C(4)-O(2)

104,323

 

C(6)-C(1)-O(2)

122,626

 

C(12)-C(4)-O(2)

110,179

 

C(12)-C(4)-O(10)

109,281

 

C(12)-C(11)-O(9)

121,711

 

C(13)-C(11)-O(9)

121,572

 

C(4)-O(10)-H(8)

108,614

 

C(4)-O(2)-C(1)

110,370

 

H(14)-C(3)-C(1)

124,996

 

H(14)-C(3)-C(5)

126,358

 

H(15)-C(6)-C(1)

109,857

 

H(16)-C(6)-C(1)

109,817

 

H(16)-C(6)-H(15)

108,579

 

H(17)-C(6)-C(1)

111,911

 

H(17)-C(6)-H(15)

108,167

 

H(17)-C(6)-H(16)

108,430

 

H(18)-C(12)-C(11)

107,738

 

H(18)-C(12)-C(4)

108,758

 

H(19)-C(12)-C(11)

107,553

 

H(19)-C(12)-C(4)

109,287

 

H(19)-C(12)-H(18)

107,744

 

H(20)-C(13)-C(11)

111,168

 

H(21)-C(13)-C(11)

110,078

 

H(21)-C(13)-H(20)

108,222

 

H(22)-C(13)-C(11)

110,022

 

H(22)-C(13)-H(20)

108,308

 

H(22)-C(13)-H(21)

108,984

 

O(7)-C(5)-C(3)

130,011

 

O(7)-C(5)-C(4)

124,771

 

O(10)-C(4)-C(5)

107,533

 

O(10)-C(4)-O(2)

111,768

 

Заряды  на  атомах  (C/O,  δ+/-)

C(1)

0,398

 

C(3)

-0,292

 

C(4)

0,433

 

C(5)

0,383

 

C(6)

-0,148

 

C(11)

0,512

 

C(12)

-0,115

 

C(13)

-0,174

 

O(2)

-0,230

 

O(7)

-0,568

 

O(9)

-0,518

 

O(10)

-0,379

 

 

В  работе  [7]  представлен  краткий  анализ  геометрических  параметров  молекулы  (3Z,5Z)-4,5-дигидрокси-3,5-октадиен-2,7-диона  (1B). 

 

Список  литературы:

1.Карманова  О.Г.,  Козьминых  В.О.,  Муковоз  П.П.,  Козьминых  Е.Н.  Синтез  и  структурное  разнообразие  1,6-диалкил-3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионов  //  Известия  высших  учебных  заведений.  Химия  и  химическая  технология.  Иваново:  ИГХТУ,  —  2013.  —  Т.  56.  —  №  1.  —  С.  13—16. 

2.Карманова  О.Г.,  Козьминых  В.О.,  Муковоз  П.П.,  Козьминых  Е.Н.  Современные  достижения  в  области  синтеза  и  изучения  строения  1,3,4,6-тетракарбонильных  систем  и  их  ближайших  аналогов  //  Башкирский  химический  журнал.  —  2012.  —  Т.  19.  —  №  3.  —  С.  109—114. 

3.Кириллова  Е.А.,  Муковоз  П.П.,  Виноградов  А.Н.,  Козьминых  В.О.,  Дворская  О.Н.  Синтез,  особенности  строения  и  таутомерия  1,6-дизамещённых  3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионов  //  Известия  высших  учебных  заведений.  Химия  и  химическая  технология.  Иваново:  ИГХТУ,  —  2011.  —  Т.  54.  —  №  4.  —  С.  18—22. 

4.Козьминых  В.О.,  Муковоз  П.П.,  Козьминых  Е.Н.  Современное  состояние  и  перспективы  исследования  O,N-гетеро-1,3-диеновых  систем,  сопряжённых  с  карбонильными  акцепторами,  их  линейных  и  кольчатых  производных:  диенолов  1,3,4,6-тетраоксосистем,  оксалильных  аналогов  поликетидов,  оксоилиденпроизводных  пятичленных  оксогетероциклов  //  Вестник  Пермского  государственного  гуманитарно-педагогического  университета.  Серия  №  2.  Физико-математические  и  естественные  науки.  Электронный  научный  журнал.  Пермь:  изд-во  ПГГПУ,  2013.  —  Вып.  1.  —  С.  90—103  [Электронный  ресурс].  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://vestnik2.pspu.ru/Series2_2014_1.pdf  (дата  обращения  19.10.2014). 

5.Муковоз  П.П.,  Дворская  О.Н.,  Козьминых  В.О.  Синтез  и  особенности  строения  эфиров  3,4-дигидрокси-1,6-гександиовой  кислоты  //  Известия  высших  учебных  заведений.  Химия  и  химическая  технология.  Иваново:  ИГХТУ,  —  2011.  —  Т.  54.  —  №  5.  —  С.  96—100. 

6.Муковоз  П.П.,  Козьминых  В.О.  Синтез,  строение  и  свойства  эфиров  3,4-диоксо-1,6-гександиовой  (кетипиновой)  кислоты  //  Известия  высших  учебных  заведений.  Поволжский  регион.  Естественные  науки.  Пенза:  Пензенский  гос.  ун-т,  —  2013.  —  №  2  (2).  —  С.  88—101. 

7.Муковоз  П.П.,  Кузьмин  А.В.,  Козьминых  В.О.  Синтез  и  строение  4,5-дигидрокси-3,5-октадиен-2,7-диона  //  Башкирский  химический  журнал.  —  2014.  —  Т.  21.  —  №  4  (в  печати). 

8.Муковоз  П.П.,  Тарасова  В.А.,  Карманова  О.Г.,  Козьминых  В.О.  Строение  и  таутомерия  1,6-диалкилзамещённых  1,3,4,6-тетраоксосистем  и  их  ближайших  азоаналогов  (обзор)  //  Известия  высших  учебных  заведений.  Поволжский  регион.  Естественные  науки.  Пенза:  Пензенский  гос.  ун-т,  —  2013.  —  №  4  (4).  —  С.  91—107. 

9.Тарасова  В.А.,  Муковоз  П.П.,  Козьминых  В.О.  Синтез  метиловых  эфиров  3,4-дигидрокси-6-оксо-2,4-алкадиеновых  кислот  //  Вестник  Южно-Уральского  гос.  ун-та.  Серия  «Химия».  Челябинск,  —  2014.  —  Т.  6.  —  №  3.  —  С.  11—16. 

10.Шуров  С.Н.,  Павлова  Е.Ю.,  Ливанцова  Л.И.,  Зайцева  Г.С.,  Андрейчиков  Ю.С.  Пятичленные  2,3-диоксогетероциклы  XXXV.  Взаимодействие  5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов  с  ацеталями  кетена.  Синтез,  строение  и  реакции  гетероциклизации  алкиловых  эфиров  5-арил-2-гидрокси-3-оксо-2,3-дигидрофуран-2-илуксусных  кислот  //  Журнал  органической  химии.  —  1993.  —  Т.  29.  —  №  11.  —  С.  2275—2289. 

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий