Додаток

Дані квантово-хімічних розрахунків молекули

1-(п-етилкарбоксифенілсульфоніл)-4-хлоро-2-бутену

Висновки про реакційну здатність органічних сполук, механізми хімічних реакцій можна зробити на основі квантово-хімічних розрахунків молекулярних характеристик молекул, а саме: енергію молекули, геометрію молекули, енергію та форму молекулярних орбіталей, заряди на атомах, розподіл електростатичного потенціалу, дипольний момент.

Тому для пояснення будови синтезованої сполуки 1-(п-етилкарбоксифенілсульфоніл)-4-хлоро-2-бутену проведено квантово-хімічні розрахунки. Оптимізація геометрії досліджуваної молекули проводилась методом самоузгодженого поля Хартрі-Фока в напівемпіричному наближенні параметричного методу 3 (РМ3), що реалізується у програмі Hyper Chem; також були розраховані коливальні частоти і відповідні інтенсивності ІЧ поглинання. Дійсні значення всіх частот коливань вказують на знаходження істинного мінімуму на гіперповерхні повної енергії молекули.

Для характеристики реакційної здатності молекул найчастіше використовують заряди на атомах, довжини зв’язків, енергії граничних молекулярних орбіталей. Найбільший інтерес представляють верхня зайнята і нижня вакантна молекулярні орбіталі (ВЗМО і НВМО), оскільки багато властивостей молекул залежать від виду цих орбіталей. Зокрема, використовуючи теорему Купманса, за значеннями енергії ВЗМО і НВМО можна оцінити перший потенціал іонізації (I_M = −E_ВЗМО), спорідненість до електрону (A_M = E_НВМО) і енергетичну щілину E_НВМО − E_ВЗМО для молекули, що відображають її донорно-акцепторні і окисно-відновні властивості. Форма вказаних граничних МО дозволяє зробити висновки про механізми органічних реакцій, так як електрофільна атака часто проходить в області найбільших значень ВЗМО, а нуклеофільна − за місцем найбільших значень НВМО. Крім того, дві молекули прагнуть реагувати за місцем найбільшого перекривання ВЗМО і НВМО.

Проведені розрахунки молекули дозволили отримати значення енергій граничних молекулярних орбіталей, довжини та порядки зв’язків, заряди на атомах, значення теплоти утворення та величину повної енергії.

Розрахунок молекулярних характеристик молекули методом РМ3

Властивості	Сполука*
Повна енергія, ккал/моль	–79511.810
Електронна енергія, ккал/моль	–480613.053
Енергія відштовхування атомних остовів, ккал/моль	401101.244
Теплота утворення, ккал/моль	117.553
Дипольний момент, D	4.566
Енергія ВЗМО, еВ	–10.207
Енергія НВМО, еВ	–1.181

* 1-(п-етилкарбоксифенілсульфоніл)-4-хлоро-2-бутен;

Будова досліджуваної молекул

Заряди на атомах

Довжини зв’язків

Порядки зв’язків

ВЗМО

ВЗМО являє собою π-орбіталь, в якій електронна густина зосереджена на атомах Карбону алільного радикалу та містить великий вклад від атома Хлору і меншою мірою від атомів Оксигену сульфогрупи, що безперечно впливає на механізм хімічної реакції.

НВМО

Являє собою класичну π-орбіталь молекули бензену.

Отже, розглянувши ВЗМО і НВМО, можна зробити висновок, що атом Хлору в цій молекулі має значну рухливість.