Химия и химические технологии. Неорганическая химия

Еркасов Р.Ш., Варламова Т.С.

 Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОМПЛЕКСНОГО СОЕДИНЕНИЯ ХЛОРИДА МАРГАНЦА С ПРОТОНИРОВАННЫМ КАРБАМИДОМ [MnCl2 ∙ 4CO(NH2)2 ∙ HCl]

 

В настоящее время все больший научный интерес представляют квантово-химические расчеты пространственных и электронных характеристик сложных координационных соединений. Особое место среди координационных соединений принадлежит соединениям на основе биометаллов и амидов, что связано, во-первых, с их важной ролью в различных биохимических процессах, а во-вторых, они весьма перспективны в качестве аналитических, органических реагентов, а также исходных продуктов в химической промышленности [1].

Мы провели квантово-химическое исследование пространственного и электронного строения комплекса марганца с протонированным карбамидом [MnCl2 ∙ 4CO(NH2)2 ∙ HCl]. В ходе исследования было установлено, что координация карбамида к центральному атому марганца осуществляется через один из атомов азота. Было установлено пространственное строение комплекса, а также определены некоторые геометрические параметры [2, 3].

Квантово-химические расчеты были выполнены в программе HyperChem 8.0.10 с помощью полуэмпирического метода PM3. Было установлено пространственное строение комплекса [MnCl2 ∙ 4CO(NH2)2 ∙ HCl], которое представлено на рисунке 1.   

В таблице 1 представлены данные по общей энергии, энтальпии образования, потенциалу ионизации, дипольному моменту, а также эффективные заряды на атомах в сравнении с непротонированной формой соединения.

 

C:\Users\Tanya\Desktop\2_2.png

Рис.1. Шаростержневая модель молекулы хлорида тетракарбамидмарганца

Таблица 1. Электронные и энергетические характеристики некоторых карбамидных комплексов хлорида марганца

 

Соединение,

параметр

MnCl2 ∙ 4CO(NH2)2

MnCl2 ∙ 4CO(NH2)2 ∙ HCl

- Eобщ, эВ

4224.72

4557.44

ΔfHобр, кДж/моль

1510.61

1600.51

ПИ, эВ

3,486

5,042

µ, D

3.829

4.117

q O, ед.з.

-0.3640

-0.3776

-0.4239

-0.3890

-0.3754

-0.4498

-0.3993

-0.4749

q N, ед.з.

0.5998

0.7265

0.5763

0.0427

0.0513

0.5859

0.0079

0.0102

0.5216

0.5321

0.4950

0.0554

0.0210

0.5153

0.0420

-0.0650

q Mn, ед.з.

-1.0556

-1.0016

q C, ед.з.

0.1357

0.0970

0.1603

-0.0365

0.1074

0.0956

0.1351

0.1320

 

Некоторые геометрические параметры карбамидного комплекса тетрахлоридмарганца с протонированным карбамидом (длины и углы связей) представлены в таблице 2 [4, 5].

 

Таблица 2. Геометрические параметры молекулы карбамидного комплекса хлорида тетракарбамидмарганца.

 

Соединение

Параметр

MnCl2 ∙ 4CO(NH2)2 ∙ HCl

r C=O, Å

1,22903

1,25788

1,24156

1,22707

r C – N, Å

1,40706

1,49406

1,49315

1,40516

1,4881

1,38831

1,56082

1,46419

r N – H, Å

1,00361

0,995567

1,00953

1,0042

1,01129

1,00782

0,995114

1,00045

1,0092

1,00907

0,99695

1,00932

1,00395

1,00492

1,00456

1,00005

r O – HCl, Å

1,76312

r N – Mn, Å

1,92891

2,05915

2,05408

2,02907

r Mn – Cl, Å

2,38827

2,25539

Ð N – Mn – N, град

94,8689

84,6378

103,809

85,8434

96,9713

165,347

Ð O – C – N, град

122,823

117,037

123,203

117,135

115,376

115,652

120,409

118,248

Ð C – N – H, град

113,21

114,139

110,983

109,445

116,343

115,888

115,022

114,319

108,401

108,594

113,427

114,658

107,282

106,821

107,565

108,632

Ð C – N – Mn, град

110,606

77,3139

124,131

113,841

Ð C – Mn – N, град

123,726

150,224

75,124

92,5601

79,5897

83,1987

83,0576

103,809

 

Таким образом, квантово-химические расчеты показывают, что на структуру и состав координационных галогенидов марганца значительное влияние оказывает протонирование карбамида [6].

 

Литература

1.       Еркасов Р.Ш., Рыскалиева Р.Г. Унербаев Б.., Кусепова Л.А. Биологически активные координационные соединения солей s- и d-металлов с протонированными карбамидом и ацетамидом. // В сб. трудов «Проблемы химии Центрального Казахстана». Караганда, 1998. – с.182-187.

2.       Костромина Н.А.. Кумок В.Н., Кумок Н.А. Химия координационных соединений. – М.: Высшая школа, 1990. – 432 с.

3.       Степанов Н.Ф. Квантовая механика и квантовая химия. М.: Мир, 2008. – 519 с.

4.       Кларк Т. Компьютерная химия. М.: Мир, 1990. – 383 с.

5.       Еркасов Р.Ш. Оразбаева Р.С., Несмеянова Р.С., Абдуллина Г.Г. О координационных соединениях галогенидов цинка и никеля с протонированным карбамидом // Материалы II Международной Казахстанско-Российской конференции по химии и химической технологии, Т.1, Караганда, 2012. – с. 113-116

6.       Еркасов Р.Ш., Таутова Е.Н., Тугамбаева Т.Б., Жапаргазинова К.Х., Масакбаева С.Р., Агабекова А., Жиенбаева Д. Сравнительный анализ электронных и энергетических параметров протонированных ацетамидом комплексов хлорида кобальта // Вестник Карагандинского университета им. Е.А. Буектова. Сер. Химия. 2008 №4 (56), с. 19 – 23.