Лабораторные работы / Лабораторные работы - 2003 / Отчёты / 2 / Динитробензол

Отчет о лабораторной работе 2

Студентов группы О-24

Полуэмпирический расчет молекулы п-динитробензола методом MNDO (МПДП).

Общий вид молекулы Общий вид молекулы 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 п-динитробензола.

Длина связи	Данные МNDO расчета	Данные MM расчета
C1-C6	1.342	1.344
C6-C5	1.343	1.343
C1-N7	1.474	1.480
N7-O10	1.335	1.221
C6-H16	1.103	1.103
C5-C6-C1	119.556	119.953
C6-C1-C2	120.919	120.112
C2-C1-N7	120.409	120.027
C1-C6-H16	121.315	121.675
O9-N7-O10	119.533	126.173

Точность проведенного расчета составляет  0.02 Å

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

Энергия ВЗМО (№31) –11.1051 эВ ; Энергия НВМО (№32) –2.3625 эВ

Энергетическая диаграмма

Вид ВЗМО Вид НВМО (HyperChem 6)

3. Вклады атомных орбиталей в ВЗМО и НВМО.

	ВЗМО (HyperChem 6)	НВМО (HyperChem 6)
С1 Pz	0.00003	-0.46491
C6 Pz	-0.49996	0.28369
N7 Pz	0.00000	-0.19866
O11 Pz	0.00560	0.20421
O10 Pz	-0.00560	0.20421

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 п-динитробензол - электрофил

5. Построение распределения электростатического потенциала

Данный рисунок показывает области положительного и отрицательного распределения электростатического потенциала и визуализирует неподеленные электронные пары на атомах кислорода (красный цвет говорит об отрицательном значении потенциала). Это позволяет, например, сделать предположение 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 п-динтробензола представляет интерес сравнить распределение заряда с классическими представлениями

C6 С1 N7 O10

-0.004961 -0.039279 0.481577 -0.325077

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