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

д.х.н. профессор Еркасов Р.Ш.

к.б.н. доцент Оразбаева Р.С.

к.х.н. доцент Болысбекова С.М.

магистрант Нуртазина А.Е.

Евразийский национальный университет им.Л.Н.Гумилева г.Астана

Определение электронных и энергетических характеристик координационных соединений галогенидов кобальта 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 HyperChemPro 6.0.

Анализ электронных и энергетических параметров координационных соединений галогенидов кобальта с протонированным ацетамидом показывает нижеследующее.

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

Соединение параметр	CH₃CONH₂* HCl	CoCl₂CH₃CONH₂HCl	CoCl₂2CH₃CONH₂HCl	CoCl₂4CH₃CONH₂HCl
-Е_общ, эВ	1103,56	2528,18	3953,45	4843,31
∆fН_обр, кДж/моль	322,67	1251,31	2374,59	2205,05
ПИ, эВ	10,33	8,86	9,42	9,42
µ, D	5,10	6,64	6,43	7,72
q O, ед.з.	-0,4363	-0,0567	-0,3067 -0,0147	-0,2801 -0,3115 -0,0742 -0,2966
q N, ед.з	0,0104	0,3772	0,3064 -0,5014	0,2787 -0,2161 0,2139 0,5155
q Co, ед.з	-	-0,1929	-0,1906	-0,2804
q C, ед.з	-0,1268 0,2384	-0,1772 -0,0720	-0,2293 -0,0581 0,1927 -0,1504	0,2406 -0,1830 -0,3771 -0,1524 0,1248 -0,1619 0,0427 0,2928

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

параметр	Соединение
параметр	CoBr₂CH₃CONH₂HBr	CoBr₂2CH₃CONH₂HBr	CoBr₂4CH₃CONH₂HBr
-Е_общ, эВ	2641,42	3412,85	4957,54
∆fН_обр, кДж/моль	1395,17	1685,94	2443,95
ПИ, эВ	9,99	8,85	7,14
µ, D	9,05	7,79	5,83
q O, ед.з.	-0,1459	-0,2462 -0,2724	-0,2293 -0,3171 -0,2403 -0,2377
q N, ед.з	0,6558	0,3655 0,4991	0,4922 -0,0104 0,4929 0,4893
q Co, ед.з	-0,2811	-0,2163	-0,4574
q C, ед.з	-0,2534 -0,0638	0,2306 -0,1633 -0,2386 -0,0458	-0,2041 -0,0811 0,2804 -0,1384 -0,1793 -0,0886 -0,1942 -0,0979

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

	CoI₂CH₃CONH₂HI	CoI₂2CH₃CONH₂HI	CoI₂4CH₃CONH₂HI
-Е_общ, эВ	2443,98	3218,04	4758,04
∆fН_обр, кДж/моль	951,50	1495,49	1859,79
ПИ, эВ	8,59	7,55	6,32
µ, D	12,19	9,37	14,21
q O, ед.з.	0,0206	-0,0291 -0,0127	-0,2819 -0,1833 -0,2431 -0,2809
q N, ед.з	0,6150	0,3629 0,5634	0,4877 -0,1201 0,5489 0,5275
q Co, ед.з	-0,3743	-0,3712	-0,5127
q C, ед.з	-0,2586 -0,0603	0,2657 -0,1571 -0,2326 -0,0766	0,2590 -0,1460 -0,2434 -0,0974 -0,1889 -0,0947 -0,2099 -0,0927

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

Наибольшее значение дипольного момента наблюдается у координационных соединений йодидов кобальта с протонированным ацетамидом, а наименьшим значением дипольного момента характеризуются соли хлоридов кобальта 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 [5,7].

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.