ЭЛЕКТРОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ 1,1,1-ТРИФТОРАЛКАНОВ

  • Alexey V. Kotomkin Тверской государственный университет
  • Natalia P. Rusakova Тверской государственный университет
  • Vladimir V. Turovtsev Тверской государственный университет
  • Yuriy D. Orlov Тверской государственный университет
DOI: https://doi.org/10.6060/ivkkt201962fp.5517
Ключевые слова: индуктивный эффект, электроотрицательность, квантовая теория атомов в молекуле, электронная плотность, трифторалканы

Аннотация

На основании квантово-химических расчетов рассмотрены свойства групп гомологического ряда молекул третичных фторзамещенных углеводородов CnH2n+1-CF3 (n ≤ 9), полученные из распределения их электронной плотности. Проведена оптимизация геометрии десяти исследуемых структур, определены поверхности нулевого потока градиента электронной плотности и найдены бассейны атомных групп и атомов фтора. Для молекул трифторалканов получены и проанализированы групповые электронные интегральные характеристики: заряд q(R), энергия E(R) и объем V(R). Выявлена связь между длиной углеводородной цепи и переносимостью свойств выбранных групп СF3, СН3, СН2, что нашло отражение в их переносимых параметрах. Построена качественная шкала групповых электроотрицательностей изучаемого ряда и рассмотрен индуктивный эффект (I-эффект) фторсодержащего концевого фрагмента. Выявлено затухание I-эффекта в CnH2n+1-CF3 (n ≥ 6) на молекулярных фрагментах CF3-(CH2)4 и CH3-CH2, в связи с чем, начиная с n > 6, отмечено появление «стандартной» группы CH2. Описан выбор «стандартного» («переносимого») значения полной электронной энергии групп E(R) и вычисление относительной групповой энергии ΔE(R). Показано вызванное перетеканием электронной плотности уменьшение объемов двух групп СН2, расположенных рядом с СF3. Проведен сравнительный анализ зарядов всех выделенных в CnH2n+1-CF3 (n ≤ 9) групп с соответствующими q(R) в монофторзамещенных алканах, монофторалкильных радикалах, дифторзамещенных алканах, дифторалкильных радикалах. Данные по сравнению зарядовых характеристик идентичных групп и фторсодержащего фрагмента нонильных замещенных фтора и их радикалов изображены в виде графической зависимости, рассмотрение которой дает представление о затухании индуктивного эффекта от СF3.

Литература

Vereshagyn A.N. Inductive effect. M.: Nauka. 1987. 326 p. (in Russian).

Bader R. Atoms in molecules: a quantum theory. M.: Mir. 2001. 532 p. (in Russian).

Mezey P.G. An Introduction to Molecular Shape and Topology. J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1999. V. 39. P. 224.

Pauling L. The nature of the chemical bond. M.: GHI. 1947. 440 p. (in Russian).

Turovtsev V.V., Orlov Yu.D., Lebedev Yu.A. The inductive effect of a radical center and transferability of the properties of functional groups in n-alkyl radicals. Russ. J. Phys. Chem. A. 2009. V. 83. N 2. P. 245-253. DOI: 10.1134/S0036024409020174.

Turovtsev V.V., Orlov Yu.D. A quantum-mechanical study of the inductive and steric effects for the example of tert-butylalkanes. Russ. J. Phys. Chem. A. 2010. V. 84. N 6. P. 965-970. DOI: 10.1134/S0036024410060142.

Turovtsev V.V., Orlov Yu.D. A quantum-mechanical study of inductive and steric effects in isoalkanes. Russ. J. Phys. Chem. A. 2010. V. 84. N 7. P. 1174-1181. DOI: 10.1134/ /S0036024410070174.

Rusakova N.P., Turovtsev V.V., Orlov Y.D. Compari-son of electronegativities of groups of certain organic and inorganic molecules. Russ. J. Appl. Chem. 2011. V. 84(9). N 9. P. 1626-1628.

Rusakova N.P., Kotomkin A.V., Turovtsev V.V., Orlov Yu.D. Quantum-chemical study of electronic effects in molecules of fluoroalkanes. Vestn. TvGU. Ser.: Khimiya. 2014. N 1. P. 69-75 (in Russian).

Kotomkin A.V., Rusakova N.P., Turovtsev V.V., Orlov Yu.D. Investigation of electronic parameters and electro-negativity of groups of monofluoroalkane radicals CH3-(CH2)n-C•HF. Vestn. TvGU. Ser.: Khimiya. 2014. N 2. P. 76-81 (in Russian).

Kotomkin A.V., Rusakova N.P., Turovtsev V.V., Orlov Yu.D. Investigation of electronic parameters and electro-negativity of radical groups of monofluoroalkyl radicals C●H2-(CH2)n-CH2F. Vestn. TvGU. Ser.: Fizika. 2014. N 1. P. 35-44 (in Russian).

Kotomkin A.V., Rusakova N.P., Turovtsev V.V., Orlov Yu.D. Electronic parameters of 1.1 difluoroalkane molecules. Vestn. Ka-zan. tekhnol. un-ta. 2015. V. 18. N 13. P. 23-25 (in Russian).

Kotomkin A.V., Rusakova N.P., Turovtsev V.V., Orlov Yu.D. Electronic parameters of difluoroalkanes. Vestn. TvGU. Ser.: Khimiya. 2015. N 2. P. 5-11 (in Russian).

Kotomkin A.V., Rusakova N.P., Turovtsev V.V., Orlov Yu.D. Electronic parameters of difluoroalkane radicals. Vestn. TvGU. Ser.: Khimiya. 2015. N 4. P. 5-12 (in Rus-sian).

Kotomkin A.V., Rusakova N.P., Turovtsev V.V., Orlov Yu.D. Comparison of the effect of F-substituents and free valency on the electronic parameters of the mole-cules and radicals of fluoroalkanes. Vestn. NovSU. Ser.: Fiz.-matemat. nauki. 2015. N 6 (89). P. 48-51 (in Rus-sian).

Rusakova N.P., Turovtsev V.V., Orlov Yu.D., Chernova E.M., Kotomkin A.V. Distributions of electron density of n-nonane com-pounds with fluorine, sulfur- and oxygen-containing substituents. Vestn. TvGU. Ser.: Fizika. 2014. N 3. P.3-13 (in Russian).

Chernova E.M., Sitnikov V.N., Turovtsev V.V., Orlov Yu.D. Study of the effect of free valence on the electron structure in n-alkenes. Vestn. Tekhnol. Un-ta. 2015. V. 18. N 19. P. 19-21 (in Russian).

Rusakova N.P., Turovtsev V.V., Orlov Y.D. Comparative analysis of the electronic structure and electronegativity of groups of un-branched ethers of sulphoxylate acid. J. Struct. Chem. 2015. V. 56. N 1. P. 22-26. DOI: 10.1134/S0022476615010047.

Turovtsev V.V., Chernova E.M., Orlov Yu.D. A study of induc-tive and steric effects in normal alcohols. J. Struct. Chem. 2015. V. 56. N 2. P. 209-215. DOI: 10.1134/S002247661502002X.

Turovtsev V.V., Orlov M.Yu., Turovtsev P.V., Orlov Y.D. Dis-tribution of electronic density in n-mononitroalkanes. Russ. J. Phys. Chem. A. 2012. V. 86. N 7. P. 1073-1078. DOI: 10.1134/S0036024412070308.

Turovtsev V.V., Orlov Y.D. Electronnoe stroenie n-mononitroalkilnyh radicalov. Zhurn.Fizich. Khim. 2014. V. 33. N 1. P. 3-9 (in Russian). DOI: 10.7868/S0207401X14010130.

Orlov Yu.D., Lebedev Yu.A., Saifullin I.Sh. Thermo-chemistry of organic free radicals. M.: Nauka. 2001. 304 p. (in Russian).

Quinonez P.B., Vila A., Grana A.M., Mosquera R.A. AIM study on the influence of fluorine atoms on the al-kyl chain. Chem. Phys. 2003. N 287. P. 227-236.

Frisch M.J., Trucks G.W. Gaussian 03 (Revision E 0.1 SMP). Gaussian Inc., Pittsburgh PA. 2007.

Orlov M.Ju., Turovcev V.V., Orlov Yu.D. Dependence of calcu-lated values of bond lengths on the calculation method and basis. Vestn. Bashkirsk. un-ta. 2008. V. 13. N 3 (I). P. 758-760 (in Rus-sian).

Keith T.A. AIMAll (Version 11.09.18, Professional). 2010. http://aim.tkgristmill.com.

Опубликован
2018-12-30
Как цитировать
Kotomkin, A. V., Rusakova, N. P., Turovtsev, V. V., & Orlov, Y. (2018). ЭЛЕКТРОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ 1,1,1-ТРИФТОРАЛКАНОВ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 62(1), 31-37. https://doi.org/10.6060/ivkkt201962fp.5517
Выпуск
Том 62 № 1 (2019)
Раздел
ХИМИЯ неорганич., органич., аналитич., физич., коллоидная, высокомол. соединений