¹Оралтаева А.С., Еркасов Р.Ш.,² Таутова Е.Н.

¹Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

²Кокшетауский государственный университет им. Ш. Уалиханова

Геометрия комплексного катиона соединения сульфата бериллия с протонированным ацетамидом состава 1:2

Актуальность квантово-химических исследований, позволяющих получать информацию об электронном и геометрическом строении новых соединений объясняется тем, что оно в существенной степени определяет физические и химические свойства, в частности реакционную способность, геометрию, спектральные особенности соединений. Естественно, что параметры геометрического строения наиболее точно определяются из рентгеноструктурных исследований. Однако, дифракционные методы могут быть применены не ко всем соединениям, а только для образцов в виде монокристаллов. В этой связи для получения сведений о геометрических характеристиках в последнее время большое распространение нашли квантовохимические расчеты модельных объектов.

Большой интерес вызывает в настоящее время исследования, связанные с установлением геометрического строения сложных координационных соединений, особенно тех, в состав которых входят различные по природе органические лиганды и ионы биометаллов [1-3].

В настоящей работе произведена оценка геометрических параметров сложного комплексного катиона [BeCH₃C(OH)NH₂(CH₃CONH₂)SO₄]⁺, в составе которого присутствуют молекулы протонированного и непротонированного ацетамида. Для определения геометрических параметров применен квантовохимический метод расчета РМЗ, входящий в програмный пакет МОРАС7 HYPERChem 6. Данный метод является полуэмпирическим методом валентного приближения, учитывающий валентные электроны и атомные орбитали валентных оболочек [4].

Анализ рассчитанных характеристик (таблица) показывает, что геометрия протонированной и непротонированной молекул ацетамида, входящий в комплексный катион [BeCH₃С(OH)NH₂(CH₃CONH₂)SO₄]⁺ существенным образом отличаются. Особенно резко протонирование сказывается на длине связи между атомом углерода остова и кислородом протонированного ацетамида (она становится на 0,0036А^° длиннее). В меньшей степени протонирование молекул ацетамида по атому кислорода затрагивает расстояния между остальными связями ацетамида. Различия в длинах этих связей в протонированной и непротонированной формах ацетамида составляют примерно 0,0010-0,0003 А^°.

Оптимизация геометрии исследованного сложного катиона приводит к очень короткому расстоянию между протоном и карбонильным кислородом, она равна 0,0954 А^°. Такое достаточно короткое расстояние свидетельствует о полной протонизации карбонильного кислорода.

При задании параметров z–матрицы атом бериллия был помещен нами симметрично относительно карбонильных атомов двух форм ацетамида. Оптимизация геометрии заданного катиона привела к сравнительно короткому расстоянию между атомами бериллия и кислорода непротонированной формы ацетамида, оно стало равным 0,1583 А^°, что характерно для одинарной связи. Достаточно короткие расстояния, как показывает оптимизация геометрии катиона, характерна и для связей атома бериллия с атомами кислорода сульфат-иона.

Оптимизация геометрии позволила получить валентные углы между основными связями в исследованном сложном катионе (таблица).

Сравнение угловых характеристик протонированной и непротонированной форм ацетамида в катионе указывает на их небольшие различия: в частности, валентный угол ССО в протонированной форме примерно на 3^° отличается от соответствующего угла в непротонированной форме ацетамида и примерно на 4^° отличается в этих формах валентный угол OCN. Менее заметные различия наблюдаются для валентных углов CNH₁ и CNH₂ для обеих форм (~1^°).

Валентный угол между атомами углерода остова молекулы и атомом азота аминогруппы остается практически неизменным. Валентный угол СОН в протонированной форме ацетамида составляет 114,49^°.

Таблица

Геометрические параметры катиона [BeCH₃С(OH)NH₂(CH₃CONH₂)SO₄]⁺

Параметр	Соединение [BeCH₃С(OH)NH₂(CH₃CONH₂)SO₄]⁺
Длины связей в первой молекуле ацетамида
C(6)-C(5)	0,1494
C(5)-O(10)	0,1332
C(5)-N(11)	0,1337
N(11)-H(12)	0,1027
N(11)-H(13)	0,0997
O(10)-H(14)	0,0954
Валентные углы в первой молекуле ацетамида
C(6)-C(5)-O(10)	114,00
C(5)-O(10)-H(14)	114,49
C(6)-C(5)-N(11)	124,54
O(10)-C(5)-N(11)	121,46
C(5)-N(11)-H(12)	122,44
C(5)-N(11)-H(13)	118,73
Длины связей во второй молекуле ацетамида
O(23)-C(19)	0,1296
C(19)-C(15)	0,1499
C(19)-N(20)	0,1343
N(20)-H(21)	0,1024
N(20)-H(22)	0,0994
Be(4)-O(23)	0,1583
Валентные углы во второй молекуле ацетамида
C(15)-C(19)-N(20)	123,20
C(15)-C(19)-O(23)	117,63
O(23)-C(19)-N(20)	117,6
C(19)-N(20)-H(21)	127,36
C(19)-N(20)-H(22)	117,14
O(3)-Be(4)-O(23)	136,16

Литература:

1 Нурахметов Н.Н.,Ниязбаева А.И. О координационных соединениях амидкислот с солями // Вестник Кыргызского национального университета. Сер. химическая.- 2003.- Вып.1.-С.165-170

2 Таутова Е.Н.,Еркасов Р.Ш.,Нурахметов Н.Н. Оценки электронного строения модельных молекул ацетамида и трихлорацетамида // Вестник КазНУ, сер. химическая.-2004, №4(36). С.317-319

3 Еркасов Р.Ш.,Кусепова Л.А.,Унербаев Б.А. О закономерностях взаимодействия некоторых солей d- металлов с протонированными амидами//Материалы республиканской научно-практической конференции,посвященной 75-летию академика Е.А. Букетова "Состояние и перспективы развития химии и химической технологии в центрально-казахстанском регионе"- Караганда: Болашак- Баспа, 2000.-С.28-30

4 Омарова Р.А.,Оспанов Х.К. Научные основы реакционной способности алкиламидов при взаимодействии с неорганическими кислотами и перспективы практического использования новых алкиламидкислот. Алматы: "Қазақ университеті", 2000.-206 с.