Лабораторные работы / Лабораторная работа 2 - C2H5OH - 2009 / Лаба2_C6H5OH
.pdf
Цели и задачи расчета.
Знакомство с программным комплексом HyperChem, обеспечивающим проведение расчетов методами молекулярной механики, а также полуэмпирическими и неэмпирическими методами квантовой химии.
Оптимизация геометрии молекулы фенола по методу MM+, проведение полуэмпирического квантово-химического расчета этой молекуы по методу MNDO с помощью программного комплекса HyperChem и химическая интерпретация полученных результатов.
Общий вид молекулы |
Общий вид молекулы с номерацией |
|
атомов |
Интерпретация полученных результатов.
1. Строение молекулы фенола
Длина связи или |
Данные ММ+ |
Данные MNDO |
Данные рентгеноструктурного |
анализа (V. E. Zavodnik, V. K. |
|||
валентный угол |
расчета |
расчета |
Bel'skii, and P. M. Zorkii) |
|
|
|
|
|
|
|
|
O1 – C2 |
1.360Å |
1.359Å |
1.372Å |
|
|
|
|
C2 – C3 |
1.399Å |
1.423Å |
1.391Å |
|
|
|
|
C3 – C4 |
1.397Å |
1.403Å |
1.387Å |
|
|
|
|
C4 – C5 |
1.395Å |
1.408Å |
1.386Å |
|
|
|
|
O1 – H8 |
0.943Å |
0.948Å |
0.83Å |
|
|
|
|
C3 – H9 |
1.102Å |
1.090Å |
--- |
|
|
|
|
C4 – H10 |
1.103Å |
1.090Å |
--- |
|
|
|
|
C5 – H11 |
1.103Å |
1.090Å |
--- |
|
|
|
|
O1 – C2 – C3 |
121.7º |
117.4º |
119.4º |
|
|
|
|
C2 – C3 – C4 |
121.4º |
119.3º |
119.4º |
|
|
|
|
C3 – C4 – C5 |
120.1º |
120.9º |
120.2º |
|
|
|
|
C4 – C5 – C6 |
119.4º |
119.6º |
119.8º |
|
|
|
|
H8 – O1 - C2 |
120.0º |
112.6º |
108º |
|
|
|
|
C2 – C3 – H9 |
119.3º |
120.9º |
--- |
|
|
|
|
C3 – C4 – H10 |
120.0º |
119.5º |
--- |
|
|
|
|
C4 – C5 – H11 |
120.2º |
120.0º |
--- |
|
|
|
|
2. Построение диаграммы энергетических уровней. Графическое изображение ВЗМО и НВМО.
Энергетическая жиаграмма |
Вид ВЗМО |
Вид НВМО |
3. Вклады атомных орбиталей в ВЗМО и НВМО.
атом |
атомная |
ВЗМО |
НВМО |
|
орбиталь |
|
|
|
|
|
|
O1 |
pz |
+0.370 |
-0.091 |
|
|
|
|
C2 |
pz |
-0.482 |
+0.284 |
|
|
|
|
C3 |
pz |
-0.376 |
+0.317 |
|
|
|
|
C4 |
pz |
+0.177 |
-0.577 |
|
|
|
|
C5 |
pz |
+0.534 |
+0.226 |
|
|
|
|
C6 |
pz |
+0.257 |
+0.342 |
|
|
|
|
C7 |
pz |
-0.328 |
-0.557 |
|
|
|
|
4. Определение нуклеофильных и электрофильных свойств.
Энергия НВМО молекулы фенола положительна, следовательно, фенол проявляет в химических реакциях нуклеофильные свойства.
5. Построение распределения электростатического потенциала.
6. Квантово-химическое обоснование модели резонансных структур
атом |
заряд |
|
|
O1 |
-0.248 |
|
|
C2 |
+0.109 |
|
|
C3 |
-0.085 |
|
|
C4 |
-0.028 |
|
|
C5 |
-0.096 |
|
|
H8 |
+0.192 |
|
|
H9 |
+0.076 |
|
|
H10 |
+0.060 |
|
|
H11 |
+0.063 |
Наблюдаемое распределение зарядов на атомах согласуется с существующим представлением, что введение в молекулу бензола донорного заместителя приводит к возрастанию отрицательного заряда в орто- и параположениях, в то время как в метаположениях частичный отрицательный заряд остается незначительным по величине. Полученные результаты дают количественную оценку данного эффекта.
OH |
OH |
OH |
OH |