Определение электронных и энергетических характеристик координационных соединений галогенидов магния с протонированным ацетамидом.

Для современных научных исследований наряду с традиционными направлениями координационных соединений применяются методы квантовой химии.

Большой интерес вызывают исследования соединений, содержащих в своем составе соли металлов, амиды и неорганические кислоты. Химическая связь в этих соединениях осуществляется по атомам кислорода карбонильной группы и азота аминогруппы амида. В этой связи присутствие в молекуле амида двух потенциальных реакционоспособных центров позволяет им образовывать два типа связей с протоном кислоты и ионом металла.

На стабильность образующихся соединений оказывает значительное влияние делокализация π-электронной системы амида, способная перераспределить заряд в карбонильную группу молекул [1,2]. Большая часть имеющихся экспериментальных данных указывает на то, что протонирование амидов кислотами или присоединение к ним ионов металлов происходит по карбонильному кислороду [3].

В связи с изложенным имеется интерес к расчетам электронных характеристик для гетероатомов амидов в их соединениях с солями и кислотами.

Расчеты проводились с помощью полуэмпирического квантово-химического метода РМ3, входящего в программные пакеты МОРАС 7 и HyperChem 8.0.6.

Анализ электронных и энергетических параметров координационных соединений хлоридов магния с протонированным ацетамидом показывает нижеследующее.

Таблица 1. Электронные и энергетические характеристики протонированных молекул ацетамида и ацетамидных комплексов хлорида магния

Соединение Параметр	MgСI2*CH3CONH2*HСI	MgСI2*2CH3CONH2*HСI	MgСI2*3CH3CONH2*HСI
-Еобщ, эВ	1446.66102	2219.01309	2988.76994
-∆fНобр, кДж/моль	576.13646	868.80852	1025.72948
ПИ, эВ	10.29326	9.57599	9.27650
µ, D	9.565	4.461	4.312
q O, ед.з.	-0.2027	-0.2391 -.2792	-0.2106 -0.2800 -0.2641
q N, ед.з	0.4022	0.3695 0.2273	0.2372 0.2444 0.2411
q Mg, ед.з	0.5767	0.3641	0.3004
q C, ед.з	-0.1088 -0.1862	-0.1197 -0.0886 -0.2059 0.2370	-0.2042 -0.0378 -0.1759 0.2067 -0.1681 0.1940

Таблица 2. Электронные и энергетические характеристики протонированных ацетамидных комплексов бромида магния

Соединение Параметр	MgBr2*CH3CONH2*HBr	MgBr2*2CH3CONH2*HBr	MgBr2*3CH3CONH2*HBr
-Еобщ, эВ	1520.83765	2293.26898	3063.48830
-∆fНобр, кДж/моль	545.43862	850.23587	1054.90279
ПИ, эВ	9.93820	9.34937	9.80251
µ, D	6.088	3.115	2.795
q O, ед.з.	- 0,2427	- 0,2742 - 0,2451	- 0,3189 - 0,3136 - 0,2102
q N, ед.з	0,4086	0,2402 0,4286	0,0701 0,0815 0,3934
q Mg, ед.з	0,6564	0,3083	0,4225
q C, ед.з	- 0,0815 - 0,1471	0,2290 - 0,1891 - 0,0885 - 0,1195	0,2349 - 0,1586 - 0,1408 0,2295 - 0,0849 - 0,1709

Таблица 3. Электронные и энергетические характеристики протонированных ацетамидных комплексов йодида магния

Соединение Параметр	MgI2*CH3CONH2*HI	MgI2*2CH3CONH2*HI	MgI2*3CH3CONH2*HI
-Еобщ, эВ	1391.33669	2162.48862	2933.01071
-∆fНобр, кДж/моль	454.04521	684.09512	878.33364
ПИ, эВ	9.92861	9.72874	9.76624
µ, D	8.933	8.051	6.599
q O, ед.з.	- 0,2047	- 0,2097 - 0,2886	- 0,3428 - 0,3338 - 0,2066
q N, ед.з	0,4563	0,4690 0,2480	0,0364 - 0,0104 0,4702
q Mg, ед.з	0,3366	0,1172	0,2478
q C, ед.з	- 0,0713 - 0,2200	- 0,2404 - 0,0742 - 0,1424 0,1926	0,22446 - 0,1465 -0,1469 0,2131 -0,0938 -0,2268

Сравнительный анализ величин ПИ показывает, что наибольшим ПИ обладают соли хлоридов магния с протонированным ацетамидом, а наименьшим – йодиды магния с протонированным ацетамидом.

Наибольшее значение дипольного момента наблюдается у координационных соединений хлоридов магния с протонированным ацетамидом, а наименьшим значением дипольного момента характеризуются соли бромидов магния с протонированным ацетамидом.

Для исследуемых моделей соединений ацетамида и его комплексов рассчитаны также теплоты образования и величины полной энергии. Практическое определение теплоты образования довольно сложно. Поэтому квантово-химические расчеты этой характеристики комплексных соединений на сегодняшний момент являются большим достижением химии [5].

Устойчивость всех исследованных протонированных моделей возрастает в ряду: йодидные < бромидные < хлоридные комплексы, на что указывает увеличение энтальпий образования указанных солей по абсолютной величине, наблюдающееся в том же направлении.

Список использованных источников:

1. Омаров Р.А. Теоретическое обоснование донорного центра в молекулах алкиламидов. Вестник КазГУ. Серия химия, 2001. №3 (23). С. 91 – 110.

2. Берсукер И.Б. Электронное строение и свойства координационных соединений. Л.: Химия, 1976. – 352с.

3. Radom L. Effects of alkylsroups on asidities and basicities in the gas phase. An abinitio molecular orbital study. I. Chem. Phys. 1975. №1 (28). Р. 1 – 6.

4. Таутова Е.Н. Квантово-химические исследования строения соединений производных ацетамида с неорганическими кислотами: афтореф. дис. кан. хим. наук: 02.00.04. – Кокшетау, 2007. – 18с.

5. Соловьев М.Е., Соловьев М.М. Компьютерная химия. М.: СОЛОН –Пресс,2005. – 536с.