Отчеты по лабораторным работам - 2003 / 2 / бензойка

-3-

Лабораторная работа №2.

Студентов группы И-23

Полуэмпирические методы квантовой химии

Общий вид молекулы бензоальдегида с нумерацией атомов

Цель работы. Знакомство с программным комплексом HyperChem 5.1. Проведение полуэмпирического квантовохимического расчета по методу MNDO с помощью программного комплекса HyperChem 5.1 и химическая интерпретация полученных результатов.

Интерпретация полученных результатов

1. Строение молекулы бензоальдегида.

Длина связи или валентный угол	Данные ММ расчета	Данные MNDO расчета
C7-O8 C6- C7 C5 – C6 C4 – C5 C4 – C3 O8 – C7 – С6 C6 – C1 – H9 C2 – C1– H9 C1 – C2 – C3 C2 – C3– C4 C4 – C5 – C6	1.211 1.360 1.399 1.397 1.396 120.2 120.1 120.7 120.5 120.2 120.0	1.223 1.494 1.417 1.404 1.407 125.187 120.755 118.447 120.3 119.606 121.007

Точность проведенного расчета составляет 0.02 Å для длинах связей и 3 для валентных углов.

2. Построение диаграммы энергетических уровней. Графическое изображение ВЗМО и НВМО.

Энергия ВЗМО (№20) –9.735 эВ ; Энергия НВМО (№21) –0.494 эВ

Энергетическая диаграмма ВЗМО НСМО

3. Вклады атомных орбиталей в ВЗМО и НВМО.

ВЗМО НВМО

Pz C 1 -0.17474 -0.53116

Pz C 2 0.36921 -0.45187

Pz C 3 0.54458 0.08298

Pz C 4 0.20100 0.54297

Pz C 5 -0.33959 0.44576

Pz C 6 -0.57742 0.10877

Pz C 7 0.00538 -0.00196

Pz O 8 0.21775 0.03799

Положительные значения коэффициентов при атомных орбиталях дают связывающие вклады в МО, отрицательные значения - разрыхляющие вклады

4. Определение нуклеофильных и электрофильных свойств

Энергия НВМО отрицательна, следовательно бензальдегид- электрофил

5. Построение распределения электростатического потенциала

Данный рисунок показывает области положительного и отри-цательного распределения электростатического потенциала и визуализирует неподеленные электронные пары на атомах кислорода (зеленый цвет говорит об отрицательном значении потенциала). Это позволяет, например, сделать предполо-жение о взаимодействии молекулы с растворителем. Очевидно, что катионы стремятся подойти к области отрицательного потенциала, анионы к положительной области.

6. Квантово-химическое обоснование модели резонансных структур.

В случае молекулы бензальдегида представляет интерес сравнить распределение заряда с классическими представлениями

Наблюдаемое распределение зарядов согласуется с существующим представлением, что замещение бензола акцепторным заместителем приводит к возрастанию положительного заряда в орто- и пара- положениях и возрастанию отрицательного заряда в мета-положениях. Полученные результаты дают количественную оценку данного эффекта.