Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,440

КОНФОРМАЦИОННАЯ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОСТЬ МЕТИЛМЕРКАПТАНА В НАНОТРУБКЕ

Кузнецов В.В. 1
1 Уфимский государственный авиационный технический университет
1. Дьячков П.Н. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применение. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. 293 с.
2. Кузнецов В.В. // ЖОХ. 2012. Т. 82. Вып. 11. С. 1931.
3. Кузнецов В.В. // ЖОХ. 2013. Т. 83. Вып. 1. С. 148.
4. Кузнецов В.В. // ЖОрХ. 2013. Т. 49. Вып. 2. С. 319.
5. Лайков Д.Н., Устынюк Ю.А. // Известия РАН. Сер. хим. 2005. № 3. С. 804.
6. Дашевский В.Г. Конформации органических молекул. М.: Химия, 1974. С. 55.
7. Корольков Д.В. Теоретическая химия. Т. 1. Общие принципы и концепции. М.: Академкнига, 2007. С. 226.

Нанотрубки оказывают влияние на физико-химические характеристики инкапсулированных молекул и могут заметно менять свойства последних [1-3]. В частности, недавно было показано, что для этана в нанотрубке минимуму потенциальной энергии внутреннего вращения отвечает не «шахматная», как для свободной молекулы, а заслоненная конформация [4]. В настоящей работе с помощью DFT-метода PBE/3z (пакет ПРИРОДА [5]) впервые исследовано конформационное поведение молекулы метилмеркаптана, помещенной внутрь одностенной модельной нанотрубки С60Н12 длиной 8.5 Ǻ и диаметром 4.8 Ǻ.

Сам метилмеркаптан, как известно, характеризуется заторможенным вращением; потенциальный барьер перехода между гош-конформерами составляет 1.20-1.27 ккал/моль [6, 7]. Данные расчета изолированной молекулы тиола свидетельствуют об относительной выгодности гош-формы, которая, по сравнению с заслоненной конформацией отличается более короткой С-S связью (1.836 и 1.845 Ǻ соответственно). Ее порядок в обеих формах составляет 1.02. Вместе с тем использованное расчетное приближение занижает экспериментальную величину ΔH≠298 на 0.6-0.7 ккал/моль.

missing image file

Для молекулы метилмеркаптана в нанотрубке выявлено три стационарные точки, которым отвечают конформеры (а), (б) и (в).

Форма (а), гессиан которой не содержит мнимых частот, а торсионный угол НSСН составляет 22.2°, является очевидным минимумом на поверхности потенциальной энергии, в то время как конформации (б) и (в) относятся к переходным состояниям: их гессианы содержат по одной мнимой частоте. При этом длина С-S связи всех инкапсулированных форм по сравнению со свободной молекулой метилмеркаптана заметно уменьшается (1.692-1.691 Ǻ), снижается ее порядок (0.83-0.78), а сама молекула тиола приобретает заметный положительный заряд (0.59-0.69), хотя в целом система нанотрубка – метилмеркаптан является электрически нейтральной.

missing image file

missing image file

Полученные результаты свидетельствуют о формировании в рамках рассмотренной модели своеобразного силового поля внутри нанотрубки, которое «сжимает» инкапсулированную молекулу и тем самым кардинально меняет ее конформационные свойства.


Библиографическая ссылка

Кузнецов В.В. КОНФОРМАЦИОННАЯ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОСТЬ МЕТИЛМЕРКАПТАНА В НАНОТРУБКЕ // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 8-2. – С. 58-59;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=5875 (дата обращения: 07.04.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074