ОСОБЕННОСТИ СИЛОВЫХ ПОЛЕЙ МЕТИЛ- И ХЛОРЗАМЕЩЕННЫХ НИТРАМИНА

 

Федотова Е.И.

Челябинский государственный университет,

Челябинск, Россия.

Аспирант 3г.

fdot@mail.ru

Научный руководитель: Белик А.В.

 

Нитрамины относятся к одному из наиболее перспективных классов биологически активных и энергоемких соединений. В связи с этим на сегодняшний день активно изучается их электронное строение, силовые поля и колебательные спектры.

В данной работе нами произведен расчет геометрических параметров с использованием базиса 6-31G(d,p) гибридного метода функционала плотности и получены данные по силовым полям четырех соединений в декартовой системе координат: метилнитрамина (CH₃NHNO₂) - I, диметилнитрамина ((CH₃)₂NNO₂) - II, N-хлорметил-N-метилнитрамина (CH₃CH₂ClNNO₂) – III и метилдинитрамина (MeN(NO₂)₂) – IV.

Табл.1. Геометрические параметры N-метилнитраминов

Параметр	Эксп. (газ)   I	B3LYP 6-31G (d,p) I	Эксп. (газ)   II	B3LYP 6-31G (d,p) II	Эксп. (газ)   III	B3LYP 6-31G (d,p) III	Эксп. (газ)   IV	B3LYP 6-31G (d,p) IV
N-O N-N С-N	1.228 1.381 1.452	1.228 1.384 1.455	1.223 1.382 1.460	1.232 1.385 1.458	1.220 1.426 1.426	1.225 1.410 1.462	1.231 1.480 1.494	1.215 1.468 1.469
ONO CNN CNX	125.3 109.0 119.0	127.0 117.5 119.4	130.4 116.2 127.6	126.0 115.5 120.1	123.5 116.2 127.5	126.8 115.4 120.7	132.0 107.5 107.5	128.6 110.2 110.3

 

Далее для получения информации, имеющей наглядную «химическую» интерпретацию, силовые коэффициенты были переведены в координаты Х_δ⁰ , количество которых равно 3N-3 (N – количество атомов в молекуле). Данные координаты позволяют корректно решить спектральную задачу. Их целесообразность применения была неоднократно доказана нами в предыдущих работах [1,2,3]. «Вектора связей» в координатах Х_δ⁰ совпадают с валентными связями в соединениях. Под обобщенными значениями силовых коэффициентов связей будем понимать их сумму по координатам x,y,z. На рис. 1 представлены такие значения обобщенных значений силовых коэффициентов «векторов связей», представляющие след их субматрицы 3х3 в итоговой матрице силовых коэффициентов в координатах Х_δ⁰.

I II

III IV

Рис.1.Нумерация атомов, вектора связей и обобщенные значения их силовых коэффициентов (mdyn/Å) в молекулах N-метилнитрамина (I) и его производных (II - IV) в координатах Х_δ⁰.

Как известно, силовая постоянная химической связи является важной её характеристикой. В связи с этим определенный интерес представляет зависимость её изменения от химической природы соединения. За основу взят фрагмент N-NO₂ в соединении I. Из рис.1 видно, что введение СН₃-группы в молекулу метилнитрамина приводит к небольшому увеличению силовых постоянных связей С-N и N-N. Замена атома Н на атом хлора в метильном фрагменте способствует снижению значения силовой составляющей для связи N-N. В то время как появление второй нитрогруппы в молекуле метилнитрамина приводит к существенному уменьшению силовой постоянной для N-N связи и к небольшому увеличению ее значения для связей N-O в нитрогруппе.

 

Литература:

[1] Белик А. В., Федотова Е.И. Бутлеровские сообщения. 25, №5, 60-63 (2011)

[2] Савчик Д.В., Белик А.В., Балыкин В.П. Современные проблемы науки и образования. 5, 71-76 (2008)

[3] Федотова Е.И., Белик А.В. Вестник Челябинского государственного университета. Физика. 12, 42-47 (2011).