Синтез оснований Шиффа и моделирование реакции их получения тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ
|
Корнилаева, Юлия Анатольевна
АВТОР
|
||||
|
кандидата химических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Уфа
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2009
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
02.00.03
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи
Корнилаева Юлия Анатольевна
СИНТЕЗ ОСНОВАНИЙ ШИФФА И МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕАКЦИИ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ
Специальность 02.00.03 - Органическая химия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук
0 9
41 Г
о
Уфа-2009
003466568
Работа выполнена в Уфимской государственной академии экономики и сервиса и Уфимском государственном нефтяном техническом университете
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Хабибуллин Раис Рахматуллович
Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор кандидат химических наук, доцент
Докичев Владимир Анатольевич Просочкина Татьяна Рудольфовна
Ведущее предприятие: Башкирский государственный университет
Защита состоится «16» апреля 2009 г. в 12 часов на заседании
Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.01 при
Уфимском государственном техническом университете
по адресу: 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УГНТУ.
Автореферат разослан «16» марта 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного Совета
профессор
Сыркин А.М.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы
Присоединение нуклеофильных реагентов к атому углерода карбонильной группы является одной из фундаментальных реакций и представляет значительный интерес, поскольку играет определенную роль в химических и биохимических процессах. С другой стороны, изучение взаимодействий, определяющихся ориентацией реагирующих молекул, поиск траектории реакционного пути и энергетических характеристик чрезвычайно важны для целенаправленного управления химическими процессами. Квантовохимическое моделирование реакций нуклеофиль-ного присоединения дает информацию, крайне необходимую для детального понимания механизма, протекающего в системе превращений, но которую нельзя получить другими методами.
Имеющиеся данные не позволяют в достаточной мере представить маршрут образования многих оснований Шиффа, поскольку исследование экспериментальными методами особенностей структуры и свойств ин-термедиатов и переходных состояний затруднены или невозможны. Установить последовательность стадий химического взаимодействия позволяет сочетание данных, полученных физическими, химическими методами и квантовохимических расчетов.
Диссертационная работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Интеграция науки и высшего образования России на 20022006 гг.» (постановления Правительства РФ от 05.09.2001 № 660 ФЦП «Интеграция»), приказ федерального агентства по образованию от 02.11.2001. № 3544, решение конкурсной комиссии ФЦП «Интеграция» протокол № 4 от 02.04.2002. федеральной целевой программы «Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 гг.» (постановления Правительства РФ от 05.09.2001 № 660 ФЦП «Интеграция»), приказ Министерства образования России от 15.04.2003. № 1593, федеральной
целевой программы «Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 гг.» (постановления Правительства РФ от 05.09.2001 № 660 ФЦП «Интеграция»), приказ федерального агентства по образованию от 05.11.2004. №219.
Цель работы: синтез оснований Шиффа на основе выявления общих закономерностей и особенностей механизма взаимодействия аминов и карбонильных соединений с помощью квантовохимических методов и совершенствование методики их получения.
Научная новизна
Впервые синтезированы некоторые основания Шиффа из (2-(про-пиламино)этил)амина и фурфурола. Разработана методика оценки возможности использования квантовохимических методов для анализа механизма реакции некоторых аминов и карбонильных соединений. Установлено, что как полуэмпирические (AMI и РМЗ) так и неэмпирические (RHF/6-31G** и B3LYP/6-31G**) методы удовлетворительно оценивают геометрические и энергетические параметры изучаемых объектов.
Впервые проведен анализ квантовохимических параметров в ряду взаимодействий аммиака с формальдегидом, метиламина с формальдегидом, аммиака с ацетальдегидом и (2-(пропиламино)этил)амина с фурфуролом и смоделирован маршрут этих реакций. Установлено, что указанные реакции протекают в две стадии. На первой стадии происходит образование молекулярного комплекса «амин - карбонильное соединение», который через переходное состояние превращается в карбиноламин; дегидратация кар-биноламина представляет собой вторую стадию реакции.
Практическая ценность работы
Разработаны методы получения оснований Шиффа из фурфурола и (2-(алкиламино)этил)аминов, характеризующиеся повышенным выходом (55-60 %). Данные о механизме реакции карбонильных соединений и аминов включены в курсы лекций по дисциплине "Органическая химия", чи-
таемые студентам специальностей 260204.65 - Технология бродильных производств и виноделие, 240202.65 - Химическая технология и оборудование отделочного производства, 280201.65 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов ГОУ ВПО «Уфимская государственная академия экономики и сервиса».
Апробация работы
Основные положения диссертации представлены и обсуждены на I Международной конференции «Химия и биологическая активность азотистых гетероциклов и алкалоидов» (Москва, 2001), научно-практической конференции молодых ученых УТИС (Уфа, 2001), 52-й научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГ-НТУ (Уфа, 2001), I Всероссийской научной rNTER.NET- конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и механики многофазных систем» (Уфа, 2002), республиканской научно-практической конференции «Молодые ученые-юбилею УТИС» (Уфа, 2002).
Публикации
Основные положения диссертации изложены в 14 печатных работах и доложены на конференциях.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка литературы, изложена на 168 страницах и содержит 62 таблицы, 61 рисунок, 155 ссылок на публикации отечественных и зарубежных авторов.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1 Синтез оснований Шкффа
Ранее синтезированные основания Шиффа из фурфурола и аминов получены при комнатной температуре с выходами около 35-40 %. Нами в синтезе оснований Шиффа использованы 1-алкиламино-2-аминоэтаны, полученные алкилированием этилендиамина:
1-4 5-8
Я = С3Н7МНСН2СН2 (1, 5); гио-С3Н7МНСН2СН2 (2, 6); и-С4Н9КНСН2СН2 (3,7); изо-С4Н91\НСН2СН2 (4,8); На1=С1, Вг; Я'=С3Н7, нзо-С3Н7, С4Н9, гоо-С4Н9.
Соединения 5-8 предположительно обладают биологической активностью, поэтому проблема повышения их выхода представляет значительный интерес. Однако варьирование условий синтеза не позволило получить выход, превышающий 40—45%. Представляется целесообразным провести квантовохимическое моделирование реакции образования оснований Шиффа с целью выявления возможности повышения ее селективности.
2 Выбор методов расчета Нами проведено квантовохимическое моделирование взаимодействия аминов с карбонильными соединениями на примере следующих пар реагентов аммиак - формальдегид, аммиак - ацетапьдегид, метиламин - формальдегид и (2-(пропиламино)этил)амин - фурфурол.
Важнейшим этапом исследования является выбор метода расчета. Поэтому на предварительном этапе проведено сопоставление экспериментальных и расчетных геометрических и энергетических параметров молекул,
В качестве критерия оценки длин связей нами выбрано значение, соответствующее отклонению от экспериментальных данных в ±0,05 А. При анализе соответствия расчетных валентных углов экспериментально най-
денным значениям выбрана величина отклонения в ±2°. Для валентных углов, образующихся с участием связей элемент-водород, критерием граничного отклонения служила величина ±4°. Такие погрешности находятся в пределах точности практически всех экспериментальных методов определения этих характеристик молекул. В качестве экспериментальных геометрических параметров, как правило, использованы данные микроволновой спектроскопии. Помимо молекул формальдегида, аммиака, метилимина и воды, составляющих полную реакцию получения основания Шиффа, при анализе использованы данные о молекулах метил- и диметиламинов, аце-тальдегида и метанола. Расчетные геометрические и энергетические параметры взяты из Computational Chemistry Comparison and Benchmark DataBase (National Institute of Standards and Technology, http://srdata. nist.gov/cccbdb). В результате анализа выявлено несколько методов, результаты расчета в которых отвечали поставленным критериям отбора (AMI, РМЗ, RHF/6-31G**, B3LYP/6-31G*, B3LYP/6-31G**, B3LYP/6-31+G**, B3LYPultrafine/6-31G*, mPWlPW91/6-31G*CCD/6-31G*). Эти методы достаточно хорошо передают длины связей всех молекул (таблица 1). В диссертации приведены данные и по анализу соответствия результатов расчета экспериментальным данным по определению валентных углов. Отклонения в значениях энергетических параметров (энтальпия и энтропия образования) также невелики (таблица 2).
Удобным методом сопоставления экспериментальных и расчетных данных является определение значений к и b в уравнении: Хр = к-Хэ + Ъ,
где Хр - расчетный и Хэ - экспериментальный параметры.
Установлено, что значения этих коэффициентов свидетельствуют о возможности использования как полуэмпирических, так и неэмпирических методов расчета геометрических характеристик молекул, поскольку значения к отличаются от единицы не более, чем на 0,5%, а значение b не
Таблица 1 - Экспериментальные и расчетные значения длин связей, А
Связь 1 | Эксп. Метод расчета
ВЗЬУР/ 6-31 в* ВЗЬУР/ 6-310'* _ * СЦ * т 1 « » ь о Р* Т >» \о сл С « С Сч „ 3= О > ^ в ссо/ 6-ЗЮ* 1 * — * ь О 2 ^ АМ1 ся а.
сн2о
с-н 1,111 1,1103 1,1103 1,1084 1,1103 1,1080 1,1070 1,0926 1,1105 1,0156
с=о 1,205 1,2064 1,2066 1,2096 1,2064 1,2020 1,2022 1,1844 1,2273 1,2060
N113
N41 | 1,0124 | 1,0192 | 1,0180 | 1,0157 | 1,0569 | 1,0279 | 1,0217 | 1,0006 | 1,0156 | 0,9951
СНг=М1
1,273 1,2892 1,2699 1,2720 1,2703 1,2664 1,2664 1,2500 1,2756 1,2732
С-Н(ц) 1,103 1,1082 1,0985 1,0981 1,0990 1,0972 1,0972 1,0059 1,1090 1,1031
С-Н(т) 1,081 1,0935 1,0936 1,0981 1,8908 1,0971 1,0971 1,0850 1,0887 1,0810
1^-Н 1,023 1,1022 1,0259 1,0247 1,1093 1,0972 1,0217 1,0870 0,9883 1,0230
Н20
Н-0 | 0,9578 [ 0,9687 | 0,9653 | 0,9650 | 1,0103 | 0,9639 | 0,9687 | 0,9423 | 0,9613 | 0,9951
СНзСНО
с-н 1,0850 1,1143 1,1144 1,1127 1,1143 1,1120 1,1102 1,0971 1,1021 1,1060
с-с 1,5040 1,5070 1,5072 1,5053 1,5083 1,5013 1,5066 1,5029 1,5007 1,5040
С=0 1,2130 1,2104 1,2106 1,2136 1,2106 1,2064 1,2141 1,1878 1,2100 1,2160
СНзЬГШ
С-Н 1,0979 1,1063 1,1065 1,0962 1,1075 1,1056 1,0966 1,1064 1,0030 1,1012
с-и 1,4625 1,4564 1,4567 1,4732 1,4571 1,4481 1,4600 1,4566 1,4381 1,4736
ы-н 1,0194 1,0162 1,0165 1,0250 1,0179 1,0145 1,1604 1,0165 1,1219 0,9983
СНзОН
с-н 1,0960 1,0936 1,0932 1,0923 [ 1,0936 1,0919 1,0932 1,0820 1,1187 1,0937
С-0 1,4270 1,4185 1,4180 1,4249 1,4185 1,4084 1,4225 1,3986 1,4104 1,3949
о-н 0,9560 0,9687 0,9652 0,9649 0,9687 0,9640 0,9691 0,9423 0,9641 0,9488
СНзМЬ
с-н 1,0931 1,1048 1,1038 1,1038 1,1048 1,1028 1,1028 1,0915 1,0981 1,0990
с-ы 1,4711 1,4647 1,4640 1,4640 1,4647 1,4557 1,4673 1,4517 1,4686 1,4710
ы-н 1,0180 1,0186 1,0171 1,0156 1,0186 1,0150 1,0193 1,0001 0,9986 1,0100
Таблица 2 - Экспериментальные и расчетные энергетические параметры _ молекул формальдегида, аммиака, метилимина__
Энергия Молекула Метод
ВЗЬУР/ 6-ЗЮ* * Сц * о ^ г-< т с*^ СО чо ВЗЬУР/ 6-31+С** ВЗЬУР икгайпе/ 6-ЗЮ*! РВЕРВЕ/ 6-ЗЮ* Эксперимент
Энтропия, 298.15К (Дж/К'моль) N115 192,5 192,6 192,6 192,5 192,7 192.8
сн2о 218,8 218,8 218,8 218,8 219,0 218.8
СН21ЧН 227,3 227,3 227,3 227,3 227,5 -
Энтальпия, (ккал/моль) МЬ 269,0 269,0 279,0 276,0 271,0 276,7
сн2о 356,0 356,0 355,0 356,0 370,0 357,3
СН2М1 412,0 412,0 416,0 412,0 424,0 415,6
превышает 0,05 для длин связей и 3°-для валентных углов (таблица 3), метод ВЗЬУР/б-ЗЮ** наиболее приемлем при расчете энергетических параметров.
Таблица 3 - Значения к и Ь уравнений соответствия расчетных и
экспериментальных параметров молекул
Метод расчета к b
Длины связей
AMI 0,9642 0,0421
РМЗ 0,9957 0,0004
RHF/6-31G** 0,9753 0,0183
B3LYP/6-31G** 0,9736 0,0344
Углы
AMI 1,0235 . -2,3
РМЗ 1,0088 -1.0
RHF/6-31G** 1,0147 -1,5
B3LYP/6-31G** 1,0231 -2,6
Энергетические параметры
B3LYP/6-31G** 0,9892 0,6
Таким образом, достаточно надежными можно считать результаты, по-
лучаемые при использовании даже полуэмпирических методов, хотя в целом высокую степень приближения к экспериментальным данным позволяют получить неэмпирические методы. Поэтому при построении энергетического профиля реакции сначала определялись с помощью полуэмпирических методов (AMI и РМЗ) промежуточные и активированные состояния, а затем проводился расчет с использованием неэмпирических методов (RHF/6-31G** и B3LYP/6-31G**). Использование метода B3LYP/6-31G** позволяет получить достаточно точное согласие с экспериментальными значениями при приемлемых временных затратах на вычисления, метод RHF/6-31G** в последние годы широко используется исследователями для определения энергетических параметров и структуры орбиталей молекул.
3 Моделирование маршрута реакции аминов с карбонильными соединениями
Общая схема взаимодействия аминов с карбонильными соединениями может быть представлена следующим образом:
ЯСНО + Я'МН2-> ПС1 -> ЯСН(ОН)М1Я' НС2 -> ЯСН-КЯ1 + Н20 Расчеты показывают, что маршрут реакции включает также стадии образования бимолекулярных комплексов - молекул карбонильного соединения с амином и молекул основания Шиффа с водой. Таким образом, уточненный маршрут реакции должен включать такие стадии как
• координация молекулы амина и альдегида и образование молекулярного комплекса (К 1);
• переход комплекса К1 в карбиноламин (КА);
• элиминирование молекулы воды из КА с образованием комплекса (К2);
• превращение молекулярного комплекса К2 в продукты реакции:
ЯСНО + Я'КН2 -> ЯСНО-Я'МН2 ч> ПС1 -> ЯСН(ОН)МНЯ' -> 9-11 1,12,13 К1,.4 ПС1,.4 КАМ
ПС2 -> ЯСН-КЯ'-Н20 ЯСН-МЯ' + н2о ПС2,_4 К2М 8,14-16 17
1 (Я'-С3Н7КНСН2СНгТчтН2), 9 (Я=Н), 10 (Я=СН3,), 11 (Я= С5Н5СНО,), 12 (Я'=Н), 13 (Я-СНз), К11 (Я=Я'=Н), К12 (ЯСНз, Я'=Н), К13 (Я=Н, Я'=СН3), К14(К=С5Н5СНО, Я'=С3Н7ШСН2СН2), ПС11(К=Я'=Н), ПС12 (Я=СН3, Я'=Н), ПС1з (Я=Н, Я'=СН3), ПС14 (ЯС5Н5СНО, Я'=С3Н7МНСН2СН2), КА, (Я=Я'=Н), КА2 (Я=СН3, Я'=Н), КАз (Я=Н, Я'=СН3), КА( (Я-С5Н<СНО, Я'=СзН7ЫНСН2СН2), ПС21 (Я-Я'=Н), ПС2г (Я=СН3, Я'=Н), ПС23(Я=Н, Я'=СН3), ПС24(Я=С5Н5СНО, Я'=С3Н7ШСН2СНг), К2, (Я=Я'=Н), К22 (Я=СНз, Я-Н), К23 (Я=Н, Я'=СН3), К14 (Я=С5Н5СНО, Я'=С3Н7МНСН2СН2), 14 (Я=Я'=Н), 15 (Я=СН3, Я'=Н), 16 (Я=Н, Я'=СН3), 8 (Я=С5Н5СНО, Я'=С3Н7МНСН2СН2).
Моделирование реакции аммиака с формальдегидом (реакция 1). Результаты расчета свидетельствуют о том, что вне зависимости от метода расчета общие параметры реакции сохраняются. Так, реакция протекает в две стадии, промежуточным продуктом является карбиноламин. Переходное состояние (ПС1(), образующееся на первой стадии реакции лежит ниже по
энергии, чем на второй (tlC2i). Реакция протекает с незначительным тепловым эффектом. Причем, в AMI реакция определяется как экзотермиче-ская(-1,7 ккал/моль), а в РМЗ, RHF/6-31G** и B3LYP/6-31G** - как эндотермическая (4,8, 3,8 и 9,3 ккал/моль соответственно). Следует отметить, что вне зависимости от метода расчета наиболее термодинамически устойчивым продуктом является карбиноламин (таблица 4).
Таблица 4 - Энергетические параметры частиц в стационарных
точках, тепловой эффект стадий и реакции и энергии активации стадий реакции аммиака с формальдегидом, ккал/моль
Частица (состояние) Обозначение ДНР Etot
AMI РМЗ RHF/ 6-31G** B3LYP/ 6-31G**
сн2о 9 -31,5 -34,1 -71454,4 -71851,8
1ЧН3 12 -7,3 -3,1 -35263,2 -35495,0
cii2o+nh3 £(9+12) -38,8 -37,2 -106717,6 -107346,8
СН20 NH3 К1 -41,8 -37,9 -106721,0 -107347,5
ПСЬ ПО1 -0,5 -2,6 -106674,0 -107314,4
CH2(OH)NH2 КА, -57,3 -49,0 -106730,2 -107356,7
IIC2i ПС2! 17,9 11,5 -106654,4 -107299,8
ch2nh2h2o К2[ -43,5 -33,6 -106717,5 -107342,8
ch2nh2+h2o £(14+17) -40,7 -32,4 -106713,8 -107337,5
CHjNH 14 18,6 21,0 -59008,3 -59383,4
H20 17 -59,3 -53,4 -47705,5 -47954,1
Энергия активации2 1 стадия 41,3 35,3 47,0 33,1
2 стадия 75,2 60,5 75,8 56,9
Тепловой эффект реакция6 -1,9 4,8 3,8 9,3
1 стадия -15,5 -11,0 -9,2 -9,2
2 стадия 13,8 15,4 12,7 13,9
а- за первую стадию реакции принято превращение комплекса, образующегося из карбонильного соединения и амина в карбиноламин, второй стадией считается превращение карбиноламина в комплекс, образованный молекулами основания Шиффа и воды;
- тепловой эффект реакции определялся по разности теплот образования продуктов реакции и исходных реагентов.
Моделирование реакции аммиака с ацетальдегидом (реакция 2). Результаты квантовохимических расчетов свидетельствуют о подобии протекания
реакции аммиак с ацетальдегидом и формальдегидом. Энергии активации реакций 1 и 2, а также тепловой эффект реакции сопоставимы. Следует отметить несколько меньшие значения тепловых эффектов обеих стадий реакции 2 по сравнению с реакцией 1 (таблица 6).
Таблица 5 - Энергетические параметры частиц в стационарных точках, тепловой эффект стадий и реакции и энергии актива_ции стадий реакции аммиака с ацетальдегидом, ккал/моль
Частица (состояние) Обозначение ДНГ Ев«
АМ1 РМЗ 6-310** ВЗЬУР/ 6-31 в**
СНзСНО 10 -41,2 -43,8 -95960,4 -96533,4
N113 12 -7,3 -3,1 -35263,2 -35495,0
СН3СНО+1ЧН3 £ (10+12) -48,5 -46,9 -131223,6 -132028,4
СНзСНОМЬ К12 -52,0 -50,9 -131225,5 -132028,8
ПС12 ПС12 -6,4 -10,8 -131176,3 -131991,7
СНзСН(ОН)1ЧН2 КАг -56,7 -56,5 -131230,5 -132031,9
ПС22 ПС22 11,4 2,6 -131157,0 -131977,2
СН3СНМ1Н20 К22 -54,5 -54,4 -131221,5 -132028,6
СН3СНМ1+Н20 Е (15+17) -51,3 -46,5 -131216,5 -132015,5
СНзС1ШН 15 8,0 6,9 -83511,0 -84061,4
н2о 17 -59,3 -53,4 -47705,5 -47954,1
Энергия активации" 1 стадия 45,6 40,1 49,2 37,1
2 стадия 68,1 59,1 73,5 54,7
Тепловой эффект реакция6 -2,8 0,4 7,1 12,9
1 стадия -4,7 -5,6 -5,0 ' -3,1
2 стадия 2,2 2,1 9,0 3,3
а- за первую стадию реакции принято превращение комплекса, образующегося из карбонильного соединения и амина в карбиноламин, второй стадией считается превращение карбиноламина в комплекс, образованный молекулами основания Шиффа и воды; - тепловой эффект реакции определялся по разности теплот образования продуктов реакции и исходных реагентов
Моделирование реакции метиламина с формальдегидом (реакция 3). Замена аммиака на метиламин не приводит к изменению общей схемы реакции. Следует отметить невысокий тепловой эффект реакции, сравнимый с этой характеристикой реакций 1 и 2 (таблица 6). В целом энергетические характеристики реакции 3 в большей степени соответствуют таковым для реакции 2.
Таблица б - Энергетические параметры частиц в стационарных точках, тепловой эффект стадий, реакции и энергии _активации стадий реакции метиламина с формальдегидом, кгеш/моль
Частица (состояние) Обозначение ДНР Е(0(
АМ1 РМЗ ЯНР/б-ЗЮ** ВЗЬУР/ 6-31 в**
сн2о 9 -31,5 -34,1 -71454,4 -71851,8
СН31ЧН2 13 -7,5 -5,3 -59752,6 -59772,3
сн2о+сн3мн2 £(9+13) -39,0 -39,4 -131207,0 -131624,1
СН20 СН31ЧН2 К13 -41,6 -40,2 -131210,2 -131626,7
ПС13 ПС13 -0,5 -2,6 -131167,0 -131588,4
СН(ОН)ШСН3 КА3 -47,3 -48,9 -131217,9 -131632,8
ПС23 ПС23 17,9 11,5 -131144,0 -131569,4
СН3.\СН2Н20 К23 -43,5 -42,4 -131213,5 -131623,1
СН31ЧСН2+ н2о 2(16+17) -42 -36,9 -131203,9 -131620,5
СН3ГУСН2 16 17,3 16,5 -83498,4 -83666,4
II гО 17 -59,3 -53,4 -47705,5 -47954,1
Энергия активацииа 1 стадия 41,1 37,6 43,2 38,3
2 стадия 65,2 60,4 73,9 63,4
Тепловой эффект реакция6 -3,0 2,5 3,1 3,6
1 стадия -5,7 -8,7 -7,7 -6,1
2 стадия 3,8 6,5 4,4 9,7
а- за первую стадию реакции принято превращение комплекса, образующегося из карбонильного соединения и амина в карбиноламин, второй стадией считается превращение карбиноламина в комплекс, образованный молекулами основания Шиффа и воды;
- тепловой эффект реакции определялся по разности теплот образования продуктов реакции и исходных реагентов.
Моделирование реакции (2-(пропиламиио)этил)амина с фурфуролом
(реакция 4). Общие закономерности для реакции фурфурола с (2-(пропил-амино)этил)амином аналогичны реакциям 1, 2 и 3. Следует отметить некоторое снижение разницы в энергиях активации первой и второй стадии реакции (таблица 7).
Таблица 7 - Энергетические параметры частиц в стационарных точках, тепловой эффект стадий реакции и энергии активации стадий реак-_ции фурфурола с (2-(пропиламино)этил)амином, ккал/моль
Частица (состояние) Обозначение АМ1 РМЗ КНР/ 6-ЗЮ** ВЗЬУР/ 6-31 в**
С5Н5СНО 11 -25,2 -36,9 -214206,1 -215483,5
С5Н12Ш12 1 -19,7 -17,3 -192261,6 -193512,8
С5Н5СНО + СзНн^ 2(1+11) -44,9 -54,2 -406467,7 -408996,3
С5Н5СНО С5Н141У2 К14 -46,6 -55,5 -406476,4 -409001,6
ПС14 ПС14 -2,7 -14,1 -406415,7 -408948,1
С5Н5СН(ОН)РЩС5Н12Н ка4 -56,7 -62,3 -406481,7 -409006,5
ПС24 ПС24 3,6 -7,9 -406401,3 -408936,8
С„Н181Ч2 н2о К24 -51,3 -55,6 -406473,4 -409001,5
с„н,^2 +н2о 11(8+17) -46,2 -48,3 -406461,4 -408988,3
СцН,^, 8 13,1 5,1 -358755,9 -361034,2
н2о 17 -59,3 -53,4 -47705,5' -47954,1
Энергия активации® 1 стадия 43,9 41,4 60,7 53,5
2 стадия 60,3 54,4 80,4 69,7
Тепловой эффект реакция6 -1,3 5,9 6,3 8,0
1 стадия -10,1 -6,8 -5,3 -4,9
2 стадия 5,4 6,7 8,3 5,0
а- за первую стадию реакции принято превращение комплекса, образующегося из карбонильного соединения и амина в карбиноламин, второй стадией считается превращение карбиноламииа в комплекс, образованный молекулами основания Шиффа и воды;
- тепловой эффект реакции определялся по разности теплот образования продуктов реакции и исходных реагентов.
Общие закономерности протекания реакций исследованных пар реаген' тов. Исходя из полученных данных, маршрут реакции можно описать следующими стадиями:
• координация молекул амина и альдегида, при этом образование комплекса (К11~К14) сопровождающееся выделением тепла (от 0,4 до
8,7 ккал/моль);
• переход комплекса (К11-К14) в карбиноламин (КА1-КА4) происходит с образованием переходного состояния (ПС1]-ПС14), энергия активации этой стадии составляет 33,1-60,7 ккал/моль, а тепловой эффект
-1,9 - -3,0 ккал/моль (AMI) и 0,5-9,3 ккал/моль (РМЗ, RHF/6-31G**, B3LYP/6-31G**). Более обоснованным следует считать, что первая стадия реакции является эндотермической;
• карбиноламин (КА1-КА4) является наиболее термодинамически устойчивым состоянием на маршруте реакции;
• отщепление молекулы воды из карбиноламина происходит с энергией активации 54,4-80,4 ккал/моль, что превышает энергию активации первой стадии в среднем на 20 ккал/моль;
• молекулы основшшя Шиффа и воды образуют комгщекс (K2i~K24), который энергетически выгоднее продуктов реакции на 1,2-13,1 ккал/моль. Общим для реакции является ее эндотермичность (0,4-12,9
ккал/моль). Если судить по продуктам реакции (изолированные молекулы) 3-4 ккал/моль. Если считать, что начальным состоянием является комплекс исходных продуктов (KI1-KI4), и продукты реакции представляют собой комплекс (К2|-К24), то тепловой эффект реакции практически не отличается от нуля (4,7- -4,7 ккал/моль).
Строение реакционного центра. Реакционный центр представляет собой четырехчленный цикл, формирующийся при образовании комплекса из молекул амина и альдегида (KI1-KI4) (рисунок 1). Расстояния между атомами, составляющими цикл, практически не зависят от реагентов, используемых в реакции (таблица 9). В подобных частицах средние отклонения не превышают 0,01 А. В ряду IICl^—>КА,.4—►ИС21_4 расстояние между атомами С-0 увеличивается, a C-N уменьшается, тем не менее, в переходных состояниях ПСЬ.4 и ПС2,_4 расстояния между атомами С-О, О-Н, C-N и N-H достаточно близки, разница между соответствующими контактами не превышает 0,25 А. В карбиноламине (КЛ,.4) связь О-Н несколько укорочена, a N-H удлинена (0,94-0,95 и 2,2-2,3 А соответственно).
к ■с %.<.* <4 Itv. ф' # А чйг \
К1, ПС1, KAi
je»>.....Ф Л ! \г- -¡ с. fe ? J* , Рисунок 1 - Геометрия реакционного центра (на примере реакции 1)
IIC2j К2[
Заряды на атомах реакционного центра в аналогичных частицах отличаются менее, чем на 0,02 е. В ряду ПС1Ь4 —*ПС2( 4 возрастают отрицательные заряды на атомах О и N, в меньшей степени возрастают положительные заряды на атомах С и Н.
Следует отметить подобие (в геометрии и зарядовом распределении) ПС1Ь4 и IIC2i.4 между собой и с KAi_4. Этот факт позволяет считать IlC1i_4 поздним, ПС2М- ранним переходными состояниями.
Влияние растворителя. Одним из наиболее часто используемых приемов для обеспечения повышения селективности химических реакций является применение растворителей. Нами проведен расчет маршрута реакции аммиака с формальдегидом с использованием метода учета сольватационных эффектов растворителя (РСМ), обладающих различной диэлектрической проницаемостью (вода - 78,39, гептан - 1,92, бензол - 2,247, диметилсуль-фоксид (ДМСО) - 46,70). Результаты расчета представлены в таблице 10. Полученные данные свидетельствуют о значительном влиянии, оказываемом растворителем на энергетические характеристики реакции. Следует отметить, что все растворители понижают энергию частиц, соответствующих стационарным точкам энергетического профиля реакции исключение составляет только комплекс аммиака с водой. В количественном отношении различия, определяемые природой растворителя, превышают 2—5 ккал/моль.
Наибольшее влияние растворители оказывают на переходное состояние первой стадии реакции (ПС2[.4) и карбиноламин (КА].4). Понижение энергии этих состояний достигает 17-18 ккал/моль, в то время, как для других частиц эта величина, как правило, составляет 3-7 ккал/моль и не превышает 10 ккал/моль. Энергия активации этой стадии понижается на 10-13 ккал/моль, а тепловой эффект на - 3—4 ккал/моль (вода и гептан) и около 13 ккал/моль (бензол, ДМСО), в то время как для второй стадии реакции эти показатели характеризуются величинами на 3-5 ккал/моль меньше. Вода и гептан практически не оказывают влияние на энергетические характеристики второй стадии.
Данные таблицы 10 показывают, что использование растворителей позволяет на 3-5 ккал/моль снизить тепловой эффект реакции, увеличить разницу в энергиях активации первой и второй стадий реакции. Если исходить из того, что проведение реакции в растворителе приводит к образованию сольватированных комплексов продуктов реакции, то тепловой эффект реакции не превышает 1 ккал/моль, в то время, как расчеты для газовой фазы приводят к величине 4,7 ккал/моль. Следует отметить, что по данным расчета, в воде реакция аммиака с формальдегидом экзотермична (-2,3 ккал/моль). Этот факт хорошо согласуется с известными экспериментальными данными. Можно предположить, что экзотермичность реакции является причиной протекания дальнейших превращений метилимина в гекса-метилентетрамин.
4 Совершенствование методики синтеза оснований Шиффа
Сопоставление данных, полученных при моделировании реакции альдегидов с аминами в газовой фазе и в растворителях, позволяет предположить возможность влияние растворителей на селективность образования оснований Шиффа. В качестве среды удобно использовать органический растворитель, поскольку проведение реакции в воде может приводить к нецеле-
вым продуктам реакции. Природа органического растворителя (гептан, бензол, ДМСО) мало влияет на энергетический профиль реакции (рисунок 2). Поэтому выбор растворителя может быть обусловлен соображениями удобства его применения, опасности, стоимостью и др. Так, например, гептан и другие алифатические растворители, по всей вероятности, мало пригодны для проведения синтеза оснований Шиффа в связи с ограничениями растворимости исходных соединений в них. Ароматические растворители обладают повышенной токсичностью. ДМСО имеет достаточно высокую температуру кипения.
Нами проведены эксперименты для определения возможности осуществления реакции 4 в различных растворителях (ДМСО, 1,4-диоксан, толуол, диизопропиловый эфир, тетрагидрофуран). Следует отметить, что использование растворителя должно играть положительную роль и в стабилизации карбиноламина, поскольку способствует перераспределению энергии между молекулами реагирующих веществ и среды. Из числа использованных наиболее высокий выход получен при проведении реакции в 1,4-диоксане. Синтез проведен по следующей методике: к растворенному в 1,4-диоксане (50 мл) 0,1 моля 1-алкиламино-2-аминоэтана прикапывают 0,1 моль свежеиерегнанного фурфурола. При смешении реагентов наблюдается некоторое разогревание смеси. Реакция протекает за 120-130 мин при перемешивании и сопровождается появлением окраски. Продукты реакции (5-8) выделяются вакуумной перегонкой из предварительно осушенной реакции-онной массы. По предложенной методике получены фурфурилиден(2-(пропиламино)этил)амин (5), фурфурилиден(2-(изопропиламино)этил)-амин (6), фурфурилиден(2-(бутиламино)этил)амин (7), фурфурилиден(2-(изобутиламино)этил)амин (8). Максимальный выход продукта достигается при эквимолярном соотношении реагентов (таблица 11).
Таблица 8 - Геометрические параметры реакционного центра
(ВЗЬУР/б-ЗЮ**)
Реакция Расстояние, А
С-О о-н С-Ы кг-н
К1,.,
1 1,2106 2,9665 2,7682 1,0174
2 1,2164 2,9062 2,7615 1,0204
3 1,2106 2,9111 2,7346 1,0117
4 1,2089 2,9195 2,7582 1,0119
ПС1|_4
1 1,3210 1,4157 1,6093 1,1836
2 1,3333 1,4054 1,6260 1,1829
3 1,3343 1,4086 1,5933 1,1892
4 13313 1,4085 1,5984 1,1867
КАы
1 1,4030 0,9433 1,4314 2,2171
2 1,3950 0,9455 1,4459 2,2137
3 1,4047 0,9434 1,4382 2,3117
4 1,3932 0,9523 1,4512_ 2,3132
ПС2и
1 1,4412 1,1916 1,3320 1,2991
2 1,4564 1,2140 1,3357 1,2995
3 1,4598 1,2175 1,3311 1,3010
4 1,4487 1,2197 1,3315 1,3012
К2Ы
1 3,3380 0,9437 1,2487 3,5110
2 3,1034 0,9456 1,2545 3,5142
3 3,1554 0,9762 1,2688 3,4115
4 3,3402 0,9498 1,2593 3,4082
Таблица 9 — Электронная плотность II атомах реакционного цег
(ВЗЬУР/б-ЗЮ**), е
Реакция Атомы
С О | N
К1ы
1 0.214 -0,388 -0,725
2 0,292 -0,408 -0,748
3 0,209 -0,391 -0,735
4 0,275 -0,407 -0,736
ПС1,.,
1 0,238 -0,639 -0,621
2 0,234 -0,651 -0,628
3 0,244 -0,645 -0,636
4 0,267 -0,691 -0,658
КАМ
1 0,248 -0,641 -0,699 1
2 0,274 -0,642 -0,712 |
3 0,259 -0,642 -0,697
4 0,299 -0,661 -0,715
ПС2М
1 0,239 -0,784 -0,792
2 0,248 -0,804 -0,762
3 0,244 -0,790 -0,766
4 0,243 -0,787 -0,761
К2Ы
1 0,104 -0,667 -0,541
2 0,113 -0,645 -0,603
3 0,112 -0,614 -0,578
4 одзз-1 -0,695 -0,554
Таблица 10 - Энергетические параметры частиц в стационарных точках, тепловой эффект стадий.
энергии активации стадий реакции метиламина и формальдегида в газовой фазе и в _ лях (ВЗЬУР/б-З Ю**), ккал/моль__
Частица Газовая фаза Растворитель
(состояние) Вода Гептан Бензол
сн2о 9 -71851,8 -71854,2 -71856,5 -71855,6
N113 12 -35495,0 -35490,1 -35501,0 -35500,1
сн2о+рш3 £(9+12) -107346,8 -107344,3 -107357,5 -107355,7
СНзОТУНз К1 -107347,5 -107350 -107353,4 -107351,8
ПС1! ПО1 -107314,4 -107327,5 -107333,0 -107331,6
СН2(ОН)Ш2 КА, -107356,7 -107362,9 -107365,8 -1073 73,9
ПС2! ПС2, -107299,8 -107306,1 -107308,9 -107307,5
СН2ХН2'Н20 К2г -107342,8 -107349,4 -107353,0 -107351,3
сн21чн2+н2о 11(14+17) -107337,5 -107346,6 -107350,8 -107349,9
СН21ЧН 14 -59383,4 -59386,5 -59388,8 -59387,8
н2о 17 -47954,1 -47960,1 -47962,0 -47962,1
Энергия активации 1 стадия 33,1 22.5 ' 20,4 20,2
2 стадия 56,9 56,8 56,9 66,4
Тепловой эффект реакции 9,3 -2,3 6,7 5,8
1 стадия -9,2 -12,9 -12,4 -22,1
2 стадия 13,9 13,5 12,8 22,6
Таблица 11 - Выход продуктов реакции 1-алкиламино-2-аминоэтанов
с фурфуролом
Соединение Выход, %
Фурфурилиден(2-(пропиламино)этил)амин 54
Фурфурилиден(2-(изопропиламино)этил)амин 58
Фурфурилиден(2-(бутиламино)этил)амин 50
Фурфурилиден(2-(изобутиламино)этил)амин 48
Таким образом, проведение реакции в 1,4-диоксане позволяет повысить выход целевого продукта примерно на 10%.
ВЫВОДЫ
1. Установлено, что для моделирования реакции аминов с альдегидами приемлемыми являются методы AMI, РМЗ, RHF/6-31G** и B3LYP/6-31G**.
2. С помощью квантовохимических методов установлено (на примере реакций формальдегида с аммиаком, ацетальдегида с аммиаком, формальдегида с метиламином и фурфурола с (2-(пропиламино)этил)амином), что
• реакции протекают в две стадии, образующийся на промежуточной стадии карбиноламин является стабильным продуктом реакции;
• переходные состояния первой и второй стадии реакции являются «поздним» и «ранним» соответственно;
• энергии активации первой и второй стадии реакции составляют 35 -60 ккал/моль, второй - 54-80 ккал/моль. Разница составляет около 20 ккал/моль;
• первая стадия реакции протекает с выделением тепла (5-15 ккал/моль), вторая - с поглощением (2-13 ккал/моль), в целом реакция эндотер-мична, тепловой эффект реакции составляет 2-5 ккал/моль;
3. С помощью квантовохомических расчетов методом учета сольватаци-
онного эффекта (РСМ) выявлено влияние растворителя (вода, гептан,
бензол, ДМСО) на энергетический профиль реакции. Установлено, что
• использование растворителя приводит к понижению энергетического профиля реакции на 2-5 ккал/моль (за исключением комплекса аммиака с водой);
• наибольшее влияние растворители оказывают на переходное состояние первой стадии реакции (ПС2,_4) и карбиноламин (КАм), понижение энергии этих состояний достигает 17-18 ккал/моль;
• энергия активации первой стадии реакции понижается на 10-13 ккал/моль, а тепловой эффект на 3-4 ккал/моль (вода и гептан) и около 13 ккал/моль (бензол, ДМСО).
4. Предложена методика проведения синтеза оснований Шиффа в растворителе 1,4-диоксане, позволяющая повысить выход целевого продукта
на-10%.
Основное содержание диссертации изложено в публикациях:
1. Корнилаева Ю.А. Квантовохимический расчет орбитального строения 2-(фурил-2)-1,3-дигетероциклопентанов / Покало Е.И., Хлебникова Т.Д., Кантор Е.А. // Матер, республ. науч.-практ. конф. молодых ученых: материалы /Уфимск. технол. ин-т. сервиса. - Уфа, 2001. - С. 111.
2. Лукманова А.Л. Конструирование потенциальных гербицидов на основе азотсодержащих фурилзамещенных 1,3-дигетероциклоалканов методами молекулярного дизайна / Корнилаева Ю.А., Хлебникова Т.Д., Тюрина Л.А. // Материалы 52-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ. - Уфа: УГНТУ, 2001. - С. 22.
3. Корнилаева Ю.А. Расчет энергетических параметров 2-(фурил-2)-1,3-дигетероциклопентанов / Покало Е.И., Хлебникова Т.Д. // Материалы 52-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ. - Уфа: УГНТУ, 2001. - С. 23.
4. Корнилаева Ю.А. Компьютерное моделирование связи «структура-биологическое действие» некоторых классов гетероциклических соединений / Покало Е.И., Хлебникова Т.Д. // Материалы 52-й научно-технической конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ- Уфа: УГНТУ, 2001.-С.24
5. Корнилаева Ю.А. Маршрут реакции формальдегида с аммиаком и метиламином / Ключарева Е.В., Мельницкий И.А., Кантор Е.А. // Молодые ученые - юбилею УТИС: материалы Республ. науч.-практ. конф. молодых ученых УТИС. - Уфа: УТИС, 2002. - С. 135.
6. Корнилаева Ю.А. Анализ маршрутов и переходных состояний для реакций формальдегида с аммиаком, метил- и диметиламином / Ключарева Е.В., Мельницкий И.А., Кантор Е.А., Хабибуллин P.P. // Башкирский химический журнал. -2003. -Т. 10, № 1. - С. 77-78.
7. Корнилаева Ю.А. Анализ маршрута реакции протонированного формальдегида с аммиаком / Ключарева Е.В., Хлебникова Т.Д., Мельницкий И.А., Кантор Е.А., Хабибуллин P.P. // Материалы 1-ой Всероссийской научной INTERNET-конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и механики многофазных систем». - Уфимск. гос. нефт. техн. ун-т, Ин-т орган, химии Уфимск. науч. центра РАН, Ин-т механики Уфимск. науч. центра РАН, Баш. гос. ун-т-Уфа, 2002. - С. 77.
8. Корнилаева Ю.А. Поиск переходных состояний и анализ маршрута реакции фурфурола с аммиаком / Ключарева Е.В., Хлебникова Т.Д., Мельницкий И.А., Кантор Е.А., Хабибуллин P.P. // Материалы 1-ой Всероссийской научной INTERNET-конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и механики многофазных систем». - Уфимск. гос. нефт. техн. ун-т, Ин-т орган, химии Уфимск. науч. центра РАН, Ин-т механики Уфимск. науч. центра РАН, Баш. гос. ун-т,-Уфа, 2002.-С. 78.
9. Корнилаева Ю.А. Анализ маршрутов и переходных состояний для реакций формальдегида с аммиаком, метил- и диметиламином / Ключарева Е.В., Мельницкий И.А., Кантор Е.А., Хабибуллин P.P. // Башкирский химический журнал. - 2003. - Т. 10, № 1. - С. 77-78.
10. Корнилаева Ю.А. Энергетические и геометрические параметы переходных состояний реакции фурфурола с диметиламином / Хусаинов М.А., Ключарева Е.В., Мельницкий И.А., Кантор Е.А., Хабибуллин P.P. // Информационно-вычислительные технологии в решении фундаментальных и прикладных научных задач: сб. материалов конф., Москва. - 2003. ~ С. 9.
11. Корнилаева Ю.А. Анализ маршрута и переходных состояний реакции фурфурола с диметиламином / Хусаинов М.А., Хлебникова Т.Д., Ключарева Е.В, Мельницкий И.А., Кантор Е.А., Хабибуллин P.P. // Известия ВУЗов, Химия и химическая технология. 2003. -Т. 46, Вып.4, - С. 47-48.
12. Корнилаева Ю.А. Поиск переходных состояний и анализ маршрута реакции фурфурола с аммиаком / Ключарева Е.В., Мельницкий И.А., Кантор Е.А., Хабибуллин P.P. // Исследовано в России. 2003. E-mail: zhurnal@ zhurnal.ape.relarn.ru; http:// zhurnal.ape.relarn.ru/board.html; статья № 3004.
13. Корнилаева Ю.А. Биологическая активность и квантовохимический анализ синтеза некоторых оснований Шиффа / Ключарева Е.В., Хлебникова Т.Д., Мельницкий И.А., Кантор Е.А., Хабибуллин P.P. // Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и механики многофазных систем: материалы II всерос. науч. INTERNET-конф. - Уфа: УГНТУ, 2003. - С. 131.
14. Корнилаева Ю.А. Компьютерный анализ маршрутов синтеза и биологической активности некоторых оснований Шиффа / Ключарева Е.В., Хлебникова Т.Д., Мельницкий И.А., Кантор Е.А., Хабибуллин P.P. // Башкирский химический журнал. - 2004. - Т.11. - №1, - С. 98-99.
Подписано в печать 10.03.2009г. Отпечатано с готовых диапозитивов в ООО «Прннт+», заказ № 187, тираж 100, печать л. 2,0, 450054, пр. Октября, 71.
Введение
1 Некоторые примеры синтеза оснований Шиффа 7 и моделирование реакций их получения
1.1 Некоторые примеры синтеза оснований Шиффа
1.2 Некоторые химические свойства и применение оснований 14 Шиффа
1.3 Квантовохимические исследования реакций аминов с карбо- 18 нильными соединениями
2 Методы проведения квантовохимических расчетов
2.1 Характеристика методов расчета, используемых 35 в квантовой химии
2.2 Общее описание организации расчетов
2.3 Вычисление теплот образования
2.4 Расчет тепловых эффектов органических реакций
2.5 Расчет поверхностей потенциальной энергии 42 и переходных состояний
2.6 Выбор методов расчета
3 Синтез оснований Шиффа и моделирование реакций их полу- 44 чения (Обсуждение результатов)
3.1 Реакции аминов с фурфуролом и методы проведения кванто- 45 вохимических расетов
3.1.1 Синтез оснований Шиффа в органическом растворителе
3.2 Анализ методов расчета
3.3 Анализ маршрута и поиск переходных состояний реакции 54 формальдегида с аммиаком
3.3.1 Пространственное строение комплекса К1х, образованного из 59 молекулформальдегида и аммиака
3.3.2 Пространственное, электронное и орбитальное строение пе- 69 реходного состояния ПО1 в реакции формальдегида с аммиаком
3.3.3 Пространственное, электронное и орбитальное строения 75 карбинол амина (КАО в реакции формальдегида с аммиаком
3.3.4 Пространственное строение переходного состояния ПС
3.3.5 Пространственное строение комплекса К21 и продуктов реак- 87 ции
3.4 Анализ маршрутов реакции и поиск переходных состояний 90 при взаимодействии ацетальдегида с аммиаком
3.5 Анализ маршрута и поиск переходных состояний реакций 105 формальдегида с метиламином
3.6 Квантовохимический анализ реакции фурфурола и 1- 120 алкиламино-2-аминоэтанов
3.7 Общие закономерности протекания реакций исследованных 142 пар реагентов
3.8 Влияние растворителя
3.9 Совершенствование методики синтеза оснований Шиффа 148 Выводы 151 Литература
Относительная простота получения и широкое распространение в живой природе веществ, содержащих С=К фрагмент, неизменно привлекают внимание исследователей к основаниям Шиффа. Наличие в молекуле двойной связи обусловливает особенности реакций образования, сказывается на пространственной структуре и химических свойствах этих соединений.
Основания Шиффа чрезвычайно интересны по спектру проявляемых химических свойств. Для них характерны реакции с электрофильными и нуклео-фильными реагентами, реакции циклоприсоединения и другие. Азометины участвуют в ряде важных, в том числе в ферментативных, синтетических реакциях, являются ключевыми в общем методе синтеза первичных и вторичных алкила-минов и выделяются как промежуточные соединения в эффективных синтезах альдегидов путем восстановления нитрилиевых солей триэтилсиланом или восстановительного аминирования карбоновых кислот [1,2].
В начале 90-х годов появилась публикация, в которой сообщалось о том, что М-метилированные производные лизина присутствуют в некоторых биологических системах [3].
Кроме того, постоянный интерес исследователей к азометинам обусловлен широким спектром полезных свойств. Представители этого класса соединений, их аналоги и производные входят в состав ряда лекарственных средств, в том числе местноанестезирующих, противоопухолевых, антиаритмических, противокашлевых, антиаллергических, антиастматических. Некоторые соединения этого класса находят применение в технике в качестве мономеров, компонентов смазочно - охлаждающих смесей, биоцидных и антиокислительных присадок к топливам и маслам, компонентов полимерных композиций, радиозащитных средств. Среди азометинов обнаружен целый ряд пестицидов, в том числе фунгицидов, бактерицидов, гербицидов. Высокая биологическая активность и близость их строения к некоторым природным соединениям делает чрезвычайно перспективным их применение в качестве средств защиты растений [4].
Присутствие в молекуле оснований Шиффа фурильного фрагмента, входящего в состав многих природных соединений, определяет значительные перспективы в поиске биологической активности у соединений такой структуры. Среди фурилсодержащих соединений обнаружен целый ряд высокоэффективных стимуляторов роста растений и лекарственных средств (антисептиков, активаторов коронарной деятельности и противовирусных препаратов); они применяются также в синтезе душистых веществ и красителей [5].
В последние годы значительные перспективы в изучении механизмов органических реакций связаны с использованием методов математической химии, и в частности квантово — химических подходов. В этом плане интерес представляют исследования реакций как с позиции моделирования их механизмов с целью направленного синтеза, так и предсказания реакционной способности соединений. Кроме того, экспериментальное фиксирование образующихся в процессе реакции интермедиатов не всегда возможно в связи с их лабильностью. В таких случаях установить последовательность событий в ходе химического превращения возможно используя результаты полученные квантово — химическими расчетами в сочетании с непрямыми синтетическими экспериментами.
Вторая половина XX века характеризуется очень быстрым развитием вычислительных методов квантовой химии [6]. В результате появилась возможность рассчитывать геометрию и оценивать стабильность промежуточных продуктов и переходных состояний, а также вычислять профили поверхности потенциальной энергии вдоль координаты реакции. Точность таких расчетов получается вполне удовлетворительной, в первую очередь, по термохимическим стандартам. Поэтому квантово-химические расчеты в настоящее время используются в качестве одного из физико - химических методов исследования для получения данных, необходимых для установления механизмов сложных органических реакций.
В этой связи нами предпринята попытка изучения аммиака и аминов с кабонильными соединениями с помощью квантово-химических методов.
В связи с изложенным выше целью работы является синтез оснований Шиффа на основе выявления общих закономерностей и особенностей механизма взаимодействия аминов и карбонильных соединений с помощью квантовохими-ческих методов и совершенствование методики их получения.
Диссертационная работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 гг.» (постановления Правительства РФ от 05.09.2001 № 660 ФЦП «Интеграция»), приказ федерального агентства по образованию от 02.11.2001. № 3544), решение конкурсной комиссии ФЦП «Интеграция» (протокол № 4 от 02.04.2002. федеральной целевой программы «Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 гг.» (постановления Правительства РФ от 05.09.2001 № 660 ФЦП «Интеграция»), приказ Министерства образования России от 15.04.2003. № 1593), федеральной целевой программы «Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 гг.» (постановления Правительства РФ от 05.09.2001 № 660 ФЦП «Интеграция»), приказ федерального агентства по образованию от 05.11.2004. № 219).
ВЫВОДЫ
1. Установлено, что для моделирования реакции аминов с альдегидами приемлемыми являются методы AMI, РМЗ, RHF/6-31G** и B3LYP/6-31G**.
2.С помощью квантовохимических методов установлено (на примере реакций формальдегида с аммиаком, ацетальдегида с аммиаком, формальдегида с метиламином и фурфурола с (2-(пропиламино)этил)амином), что
• реакции протекают в две стадии, образующийся на промежуточной стадии карбиноламин является стабильным продуктом реакции;
• переходные состояния первой и второй стадии реакции являются «поздним» и «ранним» соответственно;
• энергии активации первой и второй стадии реакции составляют 35 - 60 ккал/моль, второй - 54-80 ккал/моль. Разница составляет около 20 ккал/моль;
• первая стадия реакции протекает с выделением тепла (5-15 ккал/моль), вторая - с поглощением (2-13 ккал/моль), в целом реакция эндотермична, тепловой эффект реакции составляет 2-5 ккал/моль;
3. С помощью квантовохомических расчетов методом учета сольвата-ционного эффекта (РСМ) выявлено влияние растворителя (вода, гептан, бензол, ДМСО) на энергетический профиль реакции. Установлено, что
• использование растворителя приводит к понижению энергетического профиля реакции на 2-5 ккал/моль (за исключением комплекса аммиака с водой);
• наибольшее влияние растворители оказывают на переходное состояние первой стадии реакции (ПС214) и карбиноламин (КА1-4), понижение энергии этих состояний достигает 17-18 ккал/моль;
• энергия активации первой стадии реакции понижается на 10-13 ккал/моль, а тепловой эффект на 3-4 ккал/моль (вода и гептан) и около 13 ккал/моль (бензол, ДМСО).
4. Предложена методика проведения синтеза оснований Шиффа в растворителе 1,4-диоксане, позволяющая повысить выход целевого продукта на -10%.
153
1. Тэннант Д. /Общая органическая химия. Азотсодержащие соединения// Москва "Химия", 1982, Т.З, с. 347.
2. Tennant D. /The Chemistry of the Carbon Nitrogen Double Bond// ed. S. Patai, Interscience, New York, 1970, p. 143.
3. Tyihak E., Trezl L., Rusznak I. /Overpressured multi layer chromatography//Pharmazie, 1990. v. 35. p. 19.
4. Feng Y /Kinetics of action of Schiff bases on aerobact er aerogenes as studies by microcalometry// Thermochim. acta, 1996, № 1, V285, p. 181-189
5. Nath M., Yadav R. /Spectral studies and in vitro antimicrobial activity of new organotin (IV) complecs of Schiff bases derived from amino acids // Bull. Chem. Soc. Jap., 1997, №6, V70, p. 1331-1337
6. Бурштейн К.Я., Шорыгин П.П., Квантово-химические расчеты в органической химии и молекулярной спектроскопии. М., «Наука», 1989. с. 12.
7. Малиновский Н.С. Окиси олефинов и их производные,- М.: Госхимиз-дат.-1961.-с. 553.
8. Сафарова Г.М., Сафаров И.М., Макаева P.M. /Синтез №(2-фурфурил)-2-К-1,3-оксациклоалканов// в сб. Новые химические реактивы и реагенты. Саратов, 1992. - Т. 1. - с. 93.
9. Фокин А.В., Коломиец А.Ф. Химия тииранов.-М.: Наука. 1978.с.344.
10. Dallas G, Zown Y.W., Voser Y.P. /The reactions of 2-(arenoyl)aziridines with aldehydes to from oxazolidine// J.Chem. Soc., Part C. 1970.-№17, p. 2383.
11. Oda R., Okano M., Tokiura S., Miyasu A. /New Addition Reactions II. Addition of Aliphatic Epoxides to Schiff Bases// Bull. Chem. Soc. Japan. -1962. V. 35, N 7, p. 1216 - 1219.
12. Martel A.E. /Chemistry of Metal Chelate Compounds//New York, 1953, p.336
13. Mishra Bijaya К., Patel Namita, Hota Satya P., Behera Gopa B. /Reaction of Schiff base. Part-4. Reaction of 2-/4-hydroxybenzylidene-2-aminobenzothiazole wihl aniline in microemulsion.//Indian J. Chem. A. 2000. 39, №7, c.721-727.
14. Jones Simon / Stoichiometric asymmetric processes.// J. Am. Chem. Soc. Percin Trans. 1.2002, №l,c. 1-21.
15. Авдеенко А.П., Марченко И.Л, /Актевированная стерически направленная связь C=N в N-замещенных П-хиноммоно- и дииминах. X. ЗеакцияК-К-арилсульфонилфенил(метил)имидол.-3,5-диметил-1,4-бензохинониминов со спиртами.// Ж. Орг. хими. 2001.-37, №11, с. 1665.
16. Lee Seung-Han, Yang Jin, Han Tae-Dong. /Sentesis of 1,3-oxazolidines by coppercatalyzea addition of acetone and ethyl diazoacetate im-ines.//Tetrahedron Lett. 2001, 42, №20, p.3487-3490.
17. Органические реакции. T.l, -M: ИЛ, 1948. c.39.
18. Минбаев В.У. Шиффовы основания. Алма-Ата: Наука, 1989, с. 140.
19. Достижения науки-нефтехимическим производствам.-Уфа, 1975 -с.140
20. Тимофеев В.ТТ., Гершанов Ф.Б., Ниязов Н.А., Селимов Ф.А. /Аминометилированные основания Шиффа//Баш.хим.журнал. 2000. -Т.7 - №2, с. 20-22.
21. Ни Jiming, Ye Yong, Zeng Yun /Studies on Schiff base derived from 2-chlorbenzaldehyde and alanine and ist complexes of 3d-transition metals act on DNA.// Int. congr. Anal Chem., Moscow, Iune 15-21 1997 -Abstr. vol.2.- Moscow, 1997, p. 2.
22. Крутиков В.И., Шмаров А.А., Сивухин С.В., БолыпаковаЛ.Е. /Синтез Р-ариламинокетонов.//Ж. общ. химии. 1996.-66, №9, с. 1581.
23. Marinesai Dana, Nicolae Anca, Badea M., Olar Rodica. /Complecs compounds of V(III,IV) with ligands derived from vanillin// An. Univ., Bucur-esti. Chim, -1996, 5, p. 3-8.
24. Лапшова А.А. Исследования в области синтеза и превращения 1,3-оксазациклоалканов/ Дис. канд. хим. наук. Уфа, 1980. - с. 158.
25. Кухарев Б.Ф., Станкевич В.К., Клименко Г.Р., Белькова О.Н. /Гидрирование 3,4-пиридиледенаминоэтанолов и флотационные свойства продуктов их восстановления// Ж. прикл. химии. 1993. - Т. 66, № 7. - С. 1655 - 1658.
26. Oda R., Okano М., Tokiura S., Miyasu A. /New Addition Reactions II. Addition of Aliphatic Epoxides to Schiff Bases// Bull. Chem. Soc. Japan. -1962. V. 35, N 8. - P. 1411 - 1416.
27. Bonerjce D., Mukerjie S., Dutta N.L., Mitra B.N./ Anticancer agents. II. Synthesis of substituted propane and oxazolidines and 2-thiophenoxymethylimidazolidinol,2-a.piperidines //Indian J. Chem. -1971. V. 9, N 8. - P. 799 - 800.
28. Булатова О.Ф., Романов H.A., Чалова О.Б., Рахманкулов Д.Л. /Синтез замещенных 5-хлорметил-1,3-оксазолидинов// ЖОрХ. 1994. - Т. 30, № 1.-С. 55 -58.
29. Baum A.A., Karnischky L.A. /Photochemical formation of oxazolidines from aryl ketones and aliphatic imines//J. Amer. Chem. Soc. 1973. - V. 95, N 9. - P. 3072 -3074.
30. Пастушенко E.B., Сафиуллова Г.И. /Получение 2,2-пентаметилен-4,4,5,5-тетраметилоксизолидина в в реакции радикального циклалки-лирования №изопропилиденциклогексиламина//ХГС. 1994. - № 6. -С.846 - 847.
31. Pragnahariulu P.V.P., Vargeese С., Mc.Gregor М., Abushanab Е. /Synthese of new p-5,6-timidin and p-5,6-dihydrotimidin Nucleozide // J.Org. Chem. 1995. - V.60, N. 10. - P. 3096-3099.
32. Пат. 566019 (США)/ Teache E.G. //РЖХ. 1977. - 20385П
33. Пат. 534824 (США)/ Dorschner К.Р.//РЖХ. -1978. 170435П
34. Jiming H., Yong Y. /Studies on Schiff bases derived from 2-chlorobenzaedehyde and alanine and its complexes of 3d-transition metals act on DNA// Int. congr. Anal. Chem., 1997, Moscow, Iune 15-21, v.2, p. 2
35. Яхонтов Л.Н. /Особенности реакции Манниха с участием производных пиперазина и молоновой кислоты// Ж. орг. химии., 1974, т. 10 №4, с. 868.
36. Hellman Н., Opitz G./a-Aminoalkylirang. Weinheim// Bergstr., «Chemie», 1960, p. 336.;
37. Moehrle H., Spillmann P./Mannichbasen von monosubstituierten Am-iden.// «Tetrahedron», 1969,V.25, p.5595.
38. Xiao He ming, Ling Yue /Theoretical Studies on the mechanism of Mannich reaction involving iminium salts as potential Mannich reagent. Use acetaldehyde as pseudo - acid component //Chem. Res. Chin. Univ. -1997 - 13, №4, p. 324 - 329.
39. Thand N., Natova L. /Synthesis of new derives of eugenol as cytotoxic compounds// Pharmazie, 1998, v.44, №1, p. 9 -13.
40. Cordes E.H, Jencks W.P./On the mechanism of Schiff base formation and hydrolysis.//J. Am. Chem. Soc. 1962, V. 84, p. 832 837.
41. Jens S., Fumino T. /Quantitative solid solid synthesis of azomethines// J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2. - 1998, №4, p. 989 - 993.
42. Filaronski A. /Proton transver reaction in N methyl - 2 - hydroxy -Schiff bases// Ber. Bunsen - Ges. phys. Chem., 1998, 102, №3, p. 393 -402
43. Fraenkel G., Watson D. /An adduct of an alkoxide ion with N,N di-methyltrifluoroacetamide has recently been observed by NMR // J. Am. Chem. Soc., 1975, 97, p. 231.
44. Bowie J.H., Williams B.D. /The adducts were observed to decompose in a manner consistent with the formation of a true tetrahedral intermtdiate// Aust. J. Chem., v.27, 1975, p. 559.
45. Böhme D.K., Mackay G.I., Tanner S.D. /An Experimental Study of Nu-cleophilic Addition to Formaldehyde in Gas Phase // J. Am. Chem. Soc., 1980, 102, p. 407.
46. Micovic V.M., Mihailovic M.J. /Lithium Aluminium Hydride in organic chemistry//: Serb. Ac. Sci. Monographs, 237, Sect. Nat. Sci and Math.1955.
47. Gailord N.G. /Hydrogenolysis reactions with lithium aluminium hydride// Experientia. 1954. - V. 100, N 2. - P. 166-172.
48. Bergmann E.D., Lavie D., Pinchas S. /The cleawage of Oxazolidines by lithium aluminium hydride // J.Amer. Chem. Soc. 1951. - V. 73, N 12. -P. 5662-5665.
49. Nace H.R., Goldberg F.P. /Reactions of 2-propyl-3-nitroso-4-ethyl-oxazolidine and related compounds// J. Amer. Chem. Soc. 1953. -V. 75. -P. 3646-3650.
50. Nomura M., Jamamoto K., Oda R. /Transjointing. II. Transjointing betveen methylenebiscompounds and Grignard reagents // J.Chem. Soc Japan, Ind.Chem.Sect.- 1954,- V. 57, No 1. P. 219-220.
51. Дегутис Ю.А., Шачкус A.A. /1,2,3,9а-тетрагидро-9Н-имидазо1,2.-индолы // Хим.гетероцикл.соед.- 1987.-№2.-С.227-230
52. Nortrop R.C., Russ P.Z. /Reductive cleavage of imidazolidines by bora-netetrahydrofuran// J.Org.Chem.- 1975,- V.40, No 5.- P. 558-559
53. Feng Y., Liu Y., Xiec L. /Kinetics of action of schiff bases on aerobacter aerogenes as studies by microcalorimetry // Thermochim. acta.-1996.-285, №1 -C.181-189.
54. Орлова С.А., Иконников H.C., Чуркина Т.Д. /Определение констант стабильности интермедиатов методом капилярной координационной ГЖХ.//Изв. РАН. Сер.хим. 1997. -№6.-С.1169-1173.
55. Misiaszec С., Jarry С., Panconi Е., Carpy A. /5-Substituted-3-phenacyl-2-iminooxazolidines as anti-arrhythmic and local anaesthetic agents //Eur. J. Med. Chem. 1990. - V. 25, № 4. - P. 379 - 382.
56. Пат. 4882359 Япония/ Nakagawa A., Sakai M. /Asacycloalkane dérivâtes, absorption promoters containing the derivatives as the effective ingredient and external preparations confai ning the absorbtion promoters.// РЖХ. 1991. - 2090П.
57. Pat. № 21421 (Japan)/ Мураками M., Mapace К., Масэ Т. /Способ получения производных оксазолидина.// РЖХ. 1973. - 8Н290П.
58. Лукьянов O.A., Похвиснева Г.В., Терникова Г.В. /N,N'-Диацилированные имидазолидины и гексагидрогидропиримидины // Изв. АН Сер.хим. 1994 - N 8. - С. 1452 -1456.
59. Заявка № 2694752 (Франция)/ Benoit M., Demoute J.-P., Pastre P., Ugolini A. Insecticide Reagents//РЖХим,- 1996,- 60270П.
60. Пат. № 4536504 (США)/ Okutani T. Hexahydrodioxopyrimidines// РЖХим.- 1986,- 80 108П.
61. Заявка № 60-81183 (Япония) / Ueda J.H., Marujama M., Kitano T., Ku-rija. Imidazopirimidine.// РЖХим,- 1986,- 110155П.
62. Пат № 4874772 (США) / Kobayashi S., Nakazawa T., Yoshie Y., Abiko Y., Kameda К.// РЖХ 1986,- 20 217П.
63. Заявка № 1-156978 (Япония)/ Sudzuki F., Simada D., Hayasi H., Omori T. Manabe H. Antiallergic prepara te// РЖХ 1991.- 120 68П.
64. Заявка 4227073 (ФРГ) /Elbe H.L. Tieman R., Böhm S., Dutzmann S., Dehne H.-W. Pyridylsubstitute 1,3-Oxasolidin-Derivatite// РЖХ. 1995. -80289П.
65. Хлебникова Т.Д., Кантор Е.А., Хазипов Р.Х. /Кремнийсодержащие производные оксазолидинов бактерициды для сульфатвосстановлен-ных бактерий// Тез. докл. конф."Современные проблемы синтеза биологически активных веществ и биотехнологии."-Уфа.-1990.-С.ЗЗ.
66. Pat. 3890264 (USA.)/ Sidi H., Johnson H.R. Surface coating compositions cartaining polyoxymethyleneoxasolidines// C.A. - 1975. - V. 83. -165910.
67. Pat. 2279737 (Франция) .)/ Sidi H„ Johnson H.R. C.A. 1976. - V. 84.
68. Abdulnur S.F. /An unrestrixted Hartree Fock studi of the lowest triplet state of methylglyoxal and other carbonyls. //Int. J. Quantum Chem., Quantum Biol. Symp. 7, 1980, p. 171.
69. Scheiner S., Lipscomb W.N., D.A. Kleier /Determination of ammonia and Kjelahl nitrogen by indophenol method. // J.Am. Chem. Soc., 98, 1976, p. 4770.
70. Scheiner S. /Bent Hydrogen and Proton Transfers// Acc. Chem. Res., 1994, 27, p. 402.
71. Kozmutza C., Ozoroczy Zs. /The structure of the CH20 NH3 system, part 1. Study of configurations // J. of Molekular Structure (Theochem), 204, 1990, p. 101.
72. Ahlsrom M., Jonsson В., Karlstrom G. /Ab initio molecular orbital calculations on hydrogen and non - hydrogen bonded complexes.// Mol. Phys., 1979, 38, p. 1051.
73. Kozmutza C., Ozoroczy Zs. / The structure of the CH20-NH3 system. Part II //Journal of Molecular Structure (Theochem). 1990. Vol. 207. P.259-268.
74. Williams Ian H. / Theoretical Modelling of Specific Solvation Effects upon Carbonyl Addition // J. Am. Chem. Soc., 1987,109, p.6299-6307.
75. Shokhen M.A. /Semi-Empirical MO Study of Reaction Mechanism of Carbinolamines formation by MINDO/3 metod// Tetrachedron, vol. 39, №18, pp. 2975.
76. Minato T., Fujimoto H. and Fukui K./A Localizet Molecular Orbital Calculation of Chemically Interacting Sestems. Interaction between Amines and Carbonils //Bulletin of Chem. Soc. of Japan. 1978. vol. 51 (6). p. 16211626.
77. Burgi H.B., Dunitz J.D., Shefter Eli/ Geometrical Reaction Coordinates. II. Nucleophilic Addition to a Carbonyl Group// J. Am. Chem. Soc.-1973.-p. 5065.
78. Дженкс В. Катализ в химии и энзимологии. М: Мир, 1972., с.35.
79. Jencks W.P. /The uncatalyzed aminolysis of acetylimidazole. A limiting product like transition state for acyl transfer. // Chem. Rev. , 1972, 72, p. 705
80. Бурштейн К.Я., Исаев А.Н./Расчет потенциальной поверхности для модельной реакции присоединения нуклеофильного реагента к карбонильному соединению в газовой фазе и в водной среде // Журнал структурной химии. 1985. Т.26. №3. с.16-20.
81. Бурштейн К.Я., Исаев А.Н./Модификация метода МПДП для расчета систем с водородными связями // Журнал структурной химии. 1984. Т.25. №1. с. 25.
82. Абронин Н.А., Бурштейн К.Я., Жидомиров Г.М./Квантовохимические расчеты влияния растворителя на электронную структуру и реакционную способность молекул// Журнал структурной химии. 1980. Т.21. №2. с.146-165.
83. Bouchoux.G., Hoppilliard Y. On the formation of protonadet Sciff base by ammonia chemical ionization of carbonyl compounds.// Adv. Mass Spectrom. 1989.- 11A., p. 528-529.
84. Hiroomi Nagata, Mitsunobu Doi /Masatoshi Inoue. Conformational Analysis of the Cyclised Pyridoxal Sciff base of L-Tryptophan. //J. Chem. Soc. Percin Trans. 2. 1994, №5. p. 983-988.
85. Friedrich Louis E., Eilrs James E. /Progress toward calculation of the hues of azometine dyes // J.Imag. Sci. and Technol. 1994.-38.-№1 p. 2427.
86. Francisco Joseph S., Williams Jan H. /Reacttion pathways for gas-phase hydrolysis of formyl compounds HXCO// J. Am. Chem. Soc.-1993.-115.9.p. 3746.
87. Saul Wolfe / Hydration of the Carbonil Group. A Theoretical Study of the Cooperative Mechanism // J. Am. Chem. Soc.-1995.-117, -p. 42404260.
88. Ian H. Williams /Theoretical Probes of Activated-Complex Structure and Properties: Substituent Effects in Carbonil Addition// J. Am. Chem. Soc., 1985, 107, p. 7717-7723
89. Rama Kant Chaturvedi, E.H. Cordes. /Activation Parametes for Semi-carbazone Formation// J. Am. Chem. Soc.-1995.-117,- №15 p. 4240 -4260.
90. Evleth E.M., Melius C.F., Rayez M. T. /Theoretical characterization of the reaction of H20 with formaldehyde //J. Phys. Chem.-1993.-97.-№19. p. 5040.
91. H. Yamataka, S. Nagase, T. Ando, T. Nanafusa /Theoretical Studies of Substituent Effects on the Additions of Amines to Carbonil Compounds: A Reaction among Energetics, Structures, andJsotope Effects // J. Am.Chem. Soc, 1986, 108, p. 601.
92. Williams I. H. /Structural and spectral consequences of ion pairing //J. Am. Chem. Soc, 1987, 109, p. 6299.
93. Kozmutza C, Evleth E. M., Kapuy E./Structural and spektral consequences of ion pairing// J. Mol. Struct. (Theochem.), 1991, 233, p. 139.
94. Foresman J. B. and Frisch E./ Exploring Chemistry with I Electronic Structure Methods//, 2nd Ed., Gaussian, Inc:, Pittsburgh, 1996, pp. 302.
95. Миняев P.M. / Пути реакции нуклеофильного присоединения аммиака к формальдегиду в газовой фазе и в комплексе с муравьиной кислотой: ab initio расчеты // Известия Академии наук. Серия химическая, 1998 № 1 С. 13.
96. Feller D., Peterson K. /An examination of intrinsic error in electronic structure methodsmusing the environmental molecular sciences laboratory computational results datdbase and the Gaussian 2 set // J. Chem. Phys. -1998. -108, №1, p. 154.
97. Yamaki D., Nagao H. /Graphical image of many body wavefunction // Watoc 96: 4th Word Congr. Theor. Orient. Chem., Jerusalim, July 7 -12, 1996, p. 186.
98. Cammi R., Bonaccorsi R., Tomasi J. /Counterpoise corrections to the interaction energy components in bimolecular comples// Theor. Chim. Acta, 1985, 68, p. 271.
99. Muguet F., Robinson G./Towards a new correction method for the basis set superposition error: Application to the ammonia dimer// J. Chem. Phys., 1995, 102, p. 3643
100. Muguet F., Robinson G./ Evalution of the vibration rotation - tunneling dynamics at the basis error corrected global minimum geometry of the ammonia dymer// J. Chem. Phys., 1995, 102, p. 3655
101. Proceedings Of the International Symposium on Atomic, Molecular and Condensed Matter Theory and Computational Methods. /Augustine, Florida, Febr. 24 March 2, 1996 //Jnt. J. Quantum Chem, Quantum Chem. Symp. 1996.-№30, p. 1-510
102. Edwin F, Gordy W /Electronic spin resonanse of irradiated single crystals of L phenylalanine// Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 1969, 64, №1, p. 1.
103. Yamada Y., Nakagawa Т./ Bond Contour Akalisis of the vi and V5 Fundamentals of Formaldehyde// J. Mol. Spectrosc., 1971, 38, p. 70
104. Derissen J.L. /А reinvestigation of the molecular structure of acetic acid monomer and dimer by gas electron diffraction // J. Mol. Struct., 1971, 7, p. 67.
105. Осипов О. А., Минкин В. И., Гарновский А. Д., Справочник по ди-польным моментам, Высшая школа, Москва, 1971, с. 414.
106. Краснов К. С., Филиппенко Н. В., Бобкова В. А., Лебедева Н. Л., Морозов Е. В., Устинова Т. И., Романова Г., Молекулярные постоянные неорганических соединений. Химия, Ленинград, 1979, с. 446.
107. Безуглый В.Д., Тарновский А.Д.,. Жданов Д.А /Азометины, свойства, применение// Изд. Ростовского ун-та, с. 1967
108. Jorgensen Ed. С.К. /Strukture and BondingSpringer//Berlin, p. 1967
109. Vogt L.E. /Syntetic reversible oxygen carrying chelates// Chem. Rev, 1963, v.63, p. 269
110. Bronder W. /Synthesis and structure of new metal hydrides Metals// J. Alloys and compounds, 1995, 229, №1, p. 1 9.
111. Махмутова Р.И., Вакулин И.В., Талипов Р.Ф., Мовсумзаде Э.М. /Квантово химическое исследование образования комплексов ароматических оснований Шиффа с цинком// БХЖ, 2005.
112. Hehre W.J. /АЬ initio Molecular Orbital Theory // Wiley, N.Y., 1986
113. Кларк Т. Компьютерная химия: Пер. с англ.-М.: Мир, 1990.-383 с.
114. Hehre W.J., Stewart R.R., Pople J.A. /Self-Consistent Molecular Orbital Methods. I. Use of Gaussian Expansions of Slater-Type Atomic Orbitals // J. Chem. Phys. 1969. - V. 51, № 8. - P. 2657-2664
115. Ditchfield R., Hehre W.J., Pople J.A. /Self-Consistent Molecular orbital Studies of Organic Molecules // J. Chem. Phys. 1971. - V. 54, № 2. - P. 714.
116. Hehre W.J., Ditchfield R., Pople J.A. /Self-Consistent Molecular Orbital Methods. XII. Further Extensions of Gaussian-type Basis Sets for Use in Molecular Orbitals Studies of Organic Molecules // J. Chem. Phys. 1972. -V. 56, №5.-P. 2257-2261.
117. Dewar M.J.S., Thiel W. /Ground states of molecules. 39. MNDO results for molecules containing hydrogen, carbon, nitrogen and oxigen // J. Am. Chem. Soc.-1977.-V. 99., № 15.-P. 4907-4917.
118. Dewar M.J.S., Zoebisch E.G., Healy E.F. et al. /AMI: a new general purpose quantum mechanical molecular model // J. Am. Chem. Soc.-1985.-V. 107., № 15.-P. 3902-3909.
119. Stewart J.J.P. /Optimization of parameters for semiempirical methods I. Method// J. Comput. Chem.-1989.-V. 10., № 2.-P. 209-220.
120. Stewart J.J.P. /Optimization of parameters for semiempirical methods II. Applicatios //J. Comput. Chem.-1989.-V. 10., № 2.-P. 221-264.
121. Stewart J.J.P. Mopac: a semiempirical molecular orbital program // J. Comput.-Aided Mol. Des.-1990.-V. 4, № l.-P. 1-105.
122. Stewart J.J.P. /Optimization of parameters for semiempirical methods III. Extensions of PM3 to Be, Mg, Zn, Ga, Ge, As, Se, Cd, In, Sn, Sb, Те, Hg, Tl, Pb, and Bi // J. Comput. Chem.-1991.-V. 12., № 3.-P. 320-341.
123. Astrup E.E. /The Molecular Structure of Dimethoxymethane CH3-0-CH2-0-CH3 in Gas Phase // Acta Chem. Scanolin. 1973. - V. 27, № 9. -P. 3271.
124. Flanigan M.C., Komornicki A., Mclver J.W.// Modern Theoretical Chemistry//Ed. H.F.Schaefer. N.Y.: Plenum Press, 1977, V.8. P. 1-47.
125. Хурсан С.JI. /Квантовая механика и квантовая химия// Уфа, 2001, с. 87.
126. Computational Chemistry Comparison and Benchmark DataBase (National Institute of Standards and Technology), http://srdata. nist.gov/cccbdb
127. Кпючарева Е.В., Шорников Д.В., Кантор Е.А./Возможные переходные формы при 1,3 гидридном сдвиге в метоксикарбениевом ио-не//Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. - Санкт - Петербург. - 1998 - т. 1, с. 140.
128. Bischop D. /An Investigation of the Lower Lying Excited States of Ammonia// J. mol. Spectr., 1971, v. 39, №1, p. 79
129. Helmiuger P., Delucia F.C. / Rotational Spectra of NH3 and ND3 in the 0,5 mm Wavelengt Redion// J. Mol. Spektrosc., 1971, 39, S. 94
130. Morino Y., Kuchitsu F./The anharmonic constants and average Structure of ammonia// SpektroChem. Acta, 1968, 24A, S. 335
131. Nielsen H.H /The vibration rotation energies of molecules and spectra in the infa - red// Hahdb. Phys, 1959, v. 37, p. 173.
132. Johnson D.R., Lovas F.J. /Molecular Polarizability as basis for energy partitioning estimates in ordinari Radiolysis// Chem. Phys. Lett., 1972, 15, S. 65
133. Wilson E. /Molecular Vibrations// McGraw Hill Book Company, Jnc., New York, 1995, v. 99, p. 323.
134. Townes С. H. /Microwave Spectroscopy// McGraw Hill Book Company, Jnc., New York, 1995, v. 99, p. 331.
135. Birnbaum G. /Nonresonant Absorption of Symmetric Top Molecules. Shape of the Nonresonant Spectra//J. Chem. Phys., 1957, 27, S. 360.
136. Lide D.R. /Structure of the Methylamine Molecule// J. Chem. Phys., 1957, 27, S. 343
137. Jijima Т., Kimuza M. /Zero point Average Structure of Acetaldehyde// Bull. Chem. Japan, 1969, 42, S. 2159
138. Kilb R.W., Lin C.C., Wilson E.B./Calculation of Energy Levels for Internal Torsion and over All Rotation. II CH3CHO Type Molecules, Acetaldehyde Spectra// J. Chem. Phys., 1957, 26, S. 1695
139. Хлебникова Т.Д., Покало Е.И., Кантор Е.А./Разработка технологии получения 2-(фурил-2)-1,3-дигетероциклоалканов и поиск их возможных областей применения// Нефтепереработка и нефтехимия, Москва, 2000, №9, С. 37-39
140. Cocivera M./ Flow Nuclear Magnetic Resonance Study of the Dehydration of the Tetrahedral Intermediate Resulting from the Addition of Hydroxyzine to Acetaldehyde// 1976, vol. 98, №6, pp.1573-1578
141. Ключарева E.B., Шорников Д.В., Кантор Е.А./Исследование превращений ацеталей и их аналогов в кислотно катализируемых реакциях методами квантовой химии//Башкирский химический журнал. -1999-т.6, №2-3. с. 46-51.
142. Корнилаева Ю.А., Ключарева Е.В., Мельницкий И.А., Кантор Е.А. /Маршрут реакции формальдегида с аммиаком и метиламином //Республиканская научно-практическая конференция молодых ученых, Тез. докл. Уфа, 2002, С. 135
143. Корнилаева Ю.А., Ключарева Е.В., Мельницкий И.А., Кантор Е.А. /Маршрут реакции формальдегида с метил- и диметиламином. //Республиканская научно-практическая конференция молодых ученых, Тез. докл. Уфа, 2002, С. 13 7
144. Корнилаева Ю.А, Хусаинов М.А., Хлебникова Т.Д.,. Ключарева Е.В, Мельницкий И.А., Кантор Е.А., Хабибуллин P.P. /Анализ маршрута и переходных состояний реакции фурфурола с диметиламином.
145. Известия ВУЗов, Химия и химическая технология. 2003. Т. 46, Вып.4, С.47-48.
146. Потапов В.М./Стереохимия/М.: Химия. 1976. - с. 696.
