EFFECT OF FREE VALENCE ON THE ELECTRONIC STRUCTURE OF N-ALCOHOL RADICALS

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper presents the results of a study of the effect of free valence (when a hydrogen atom is separated) on the electronic structure of n-alcohol radicals by the example of radicals of n-heptanol derivatives ( C ● H 2-( CH 2)6 OH , CH 3- C ● H -( CH 2)5 OH , C 2 H 5- C ● H -( CH 2)4 OH , C 3 H 7- C ● H -( CH 2)3 OH , C 4 H 9- C ● H -( CH 2)2 OH , C 5 H 11- C ● H - CH 2 OH , C 6 H 13- C ● H - OH , C 7 H 15- O ●). Geometry optimization and the electron density distribution in these compounds was obtained by the density functional method B3LYP/6-311++G(3df,3pd) 6d 10f. The electronic structure of the selected molecules and radicals was investigated within the framework of the «quantum theory of atoms in a molecule» (QTAIM): the electronic parameters of atoms and atomic groups were calculated, the spin density distribution was studied, the concepts of «radical center» and «free valence» were quantitatively characterized. The inductive effect and the tolerability of atomic groups are considered, and a qualitative scale of group electronegatives is compiled. The disturbing effect of various atomic groups, including those containing free valence, on the hydrocarbon chain is compared by comparing the integral parameters of the groups included in the compounds under study with the parameters of the «standard» groups.

About the authors

Vladimir V. Turovtsev

Tver State Medical Academy

Tver, Russia

Elena M. Chernova

Tver State University

Email: chernova.em@tversu.RUS
Tver, Russia

Evgeny A. Miroshnichenko

Semenov Research Center of Chemical Physics

Moscow, Russia

Yuri D. Orlov

Tver State University

Tver, Russia

References

  1. Hohenberg, P. Inhomogeneous electron gas / P. Hohenberg, W. Kohn // Physical Review. - 1964. - V. 136.- I. 3B. - P. B864-B871. doi: 10.1103/PhysRev.136.B864.
  2. Бейдер, Р. Атомы в молекулах: Квантовая теория / Р. Бейдер. - М.: Мир, 2001. - 532 с.
  3. The quantum theory of atoms in molecules: from solid state to DNA and drug design / ed. by C.F. Matta, R.J. Boyd. - Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, 2007. - 567 p. doi: 10.1002/9783527610709.
  4. Верещагин, А.Н. Индуктивный эффект / А.Н. Верещагин. - М.: Наука. 1987. - 326 c.
  5. Туровцев, В.В. Изучение индуктивного и стерического эффектов в нормальных спиртах / В.В. Туровцев, Е.М. Чернова, Ю.Д. Орлов // Журнал структурной химии. - 2015. - Т. 56. - № 2. - С. 225-231.
  6. Туровцев, В.В. Изучение электронного строения и свойств пропаргильного радикала / В.В. Туровцев, Е.М. Чернова, В.Н. Ситников и др. // Журнал структурной химии. - 2016. - Т. 57. - № 3. - С.453-460. doi: 10.15372/JSC20160301.
  7. Туровцев, В.В. Изучение взаимосвязи электронного строения с термодинамическими свойствами индивидуальных соединений / В.В. Туровцев, Ю.Д. Орлов // Химическая физика. - 2014. - Т. 33. - № 7.- С. 29-31. doi: 10.7868/S0207401X14070140.
  8. Mezey, P.G. Holographic electron density shape theorem and its role in drug design and toxicological risk assessment / P.G. Mezey // Journal of Chemical Information and Computer Sciences. - 1999. - V. 39. - I. 2.- P. 224-230. doi: 10.1021/ci980072y.
  9. Bader, R.F.W. Theoretical definition of a functional group and the molecular orbital paradigm / R.F.W. Bader, P.L.A. Popelier, T.A. Keith // Angewandte Chemie International Edition. - 1994. - V. 33. - I. 6. - P. 620-631. doi: 10.1002/anie.199406201.
  10. Frisch, M.J. Gaussian 03 (Revision E 0.1 SMP) / M.J. Frisch, G.W. Canceucks, H.B. Schlegel et al.- Pittsburgh PA: Gaussian Inc., 2007.
  11. Keith, T.A. AIMAll (Version 11.09.18, Professional). - Режим доступа: www.url: http://aim.tkgristmill.com. - 1.08.2020.
  12. Riess, J. The theorem of hohenberg and kohn for subdomains of a quantum system / J. Riess, W. Münch // Theoretica chimica acta. - 1981. - V. 58. - I. 4. - P. 295-300. doi: 10.1007/BF02426905.
  13. Bader, R.F.W. Transferability of atomic properties and the theorem of Hohenberg and Kohn / R.F.W. Bader, P. Becke// Chemical Physics Letters. - 1988. - V. 148. - I. 5. - P. 452-458. doi: 10.1016/0009-2614(88)87203-8.
  14. Орлов, Ю.Д. Взаимосвязь феноменологических методов расчета энтальпий образования свободных радикалов / Ю.Д. Орлов, Ю.А. Лебедев // Журнал физической химии. - 1993. - T. 67. - № 5. - С. 925-932.
  15. Benson, S.W. Thermochemical kinetics / S.W. Benson. - 2nd ed. - New York, Willey, 1976. - XI, 320 p.
  16. Cohen, N. Revised group additivity values for enthalpies of formation (at 298k) of carbon-hydrogen and carbon-hydrogen- oxygen compounds / N. Cohen // Journal of Physical and Chemical Reference Data. - 1996.- V. 25. - I. 6. - P. 1411-1481. doi: 10.1063/1.555988.
  17. Орлов, Ю.Д. Определение энтальпий образования органических свободных радикалов по энергиям диссоциации связей. Сообщение 1. Углеводородные радикалы / Ю.Д. Орлов, Р.Х. Зарипов, Ю.А. Лебедев // Известия Академии наук. Серия химическая. - 1998. - № 4. - С. 637-642.
  18. Чернова, Е.М. Исследование электронного строения разветвленных углеводородов в рамках квантовой теории атомов в молекуле. Изо- и трет- алканы / Е.М. Чернова, В.В. Туровцев, Ю.Д. Орлов // Химическая физика. - 2018. - T. 37. - № 11. - С. 10-14. doi: 10.1134/S0207401X18110043.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).