Электронная структура ароматических ацетиленовых спиртовых и моделирование их винилирования
Расчет квантово-химических показателей 1-фенил-3-метилбутин-1-ола-3, его винилового эфира. Химическое моделирование процесса винилирования. Разработка математического выражения, описывающего реакцию взаимодействия 1-фенил-3-метилбутин-1-ола-3 ацетиленом.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.10.2016 |
| Размер файла | 251,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Электронная структура ароматических ацетиленовых спиртовых и моделирование их винилирования
Нурманов Суванкул Эрхонович,
Солиев Махаммаджон Исматуллаевич,
Мирхамитова Дилором Худайбердиевна
Аннотация
В данной статье рассчитаны квантово-химические показатели 1-фенил-3-метилбутин-1-ола-3 и его винилового эфира. Проведено моделирование процесса винилирования и найдено математическое выражение, описывающее реакцию взаимодействия 1-фенил-3-метилбутин-1-ола-3 ацетиленом.
Ключевые слова: ацетилен, винилирование, виниловый эфир, квантово-химические показатели, моделирование
Известно, что химические свойства, а также реакционноспособность молекул во многим зависят от их электронной структуры и энергетических характеристик [1, с. 17]. винилирование ацетилен химический
Предсказание конкретной координации донорных центров гетероциклических соединений является весьма трудной и актуальной задачей органической химии. С бурным развитием методов квантово-химических расчетов свойств молекул появилась возможность планирования экспериментальных исследований и проведения направленного синтеза органических и др. соединений [2, с. 23-27].
Исходя из этого были исследованы такие параметры ароматических спиртов, синтезированных из фенилацетилена и некоторых кетонов, а также виниловые эфиров на их основе [3, с. 12-16].
В качестве примера приводим результаты изучения геометрии и электронного строения молекул ароматические спиртов и виниловых эфиров полуэмпирическим квантово-химическим методом РМЗ (Рис. 1-6.).
Рисунок 1 3D структуры 1-фенил-3-метилбутин-1-ола-3
Рисунок 2 3D структуры винилового эфира 1-фенил-3-метилбутин-1-ола-3
Рисунок 3 Распределение зарядов на атомах молекулы 1-фенил-3-метилбутин-1-ола-3
Рисунок 4 Распределение зарядов на атомах молекулы винилового эфира 1-фенил-3-метилбутин-1-ол-3
Рисунок 5 Распределение электронной плотности в молекуле 1-фенил-3-метилбутин-1-ола-3
Рисунок 6 Распределение электронной плотности в молекуле винилового эфира 1-фенил-3-метилбутин-1-ола-3
Расчеты кванто-химических параметров таких как общая энергия, энергия образования, теплота образования, энергия электрона, энергии ядре, дипольный момент и заряд на атоме кислорода синтезированных ацетиленовых спиртов и их виниловых эфиров, который приведены в 1-таблице. Эти данные могут быть использованы для характеристики молекул, а также и определения их реакционной способности.
Таким образом, выполненные квантово-химические исследования электронной структуры и энергетических характеристик выбранных молекул полуэмпирическим квантово-химическим методом позволяют определить приоритетные центры связывания ароматического соединения и показывают, что такое моделирование может быть эффективно использовано для конкретной координации молекул.
При обсуждении результатов практического винилирования АС большое значение имеет его математическое моделирование. Исходя из этого исследовано математическое моделирование синтеза виниловых производных выбранных АС с использованием ацетилена. В качестве примера приводим данные каталитического винилирования АС. Предложенный способ получения АС на основе ацетилена по формализации отличается сложностью стехиометрии и теплообменных явлений, протекающих в трехфазной системе. При создании математической модели возможен путь выделения основных схем реакции с использованием известных в мировой литературе закономерностей.
Результаты, полученные на лабораторной установке приведены с помощью которых проведено математическое моделирование винилирования АС с использованием программы STAT. Причем, в качестве целевых функций использованы выход АС и скорость реакции. На рис. 7 и 8. приведены визуальные иконограммы моделирования винилирования АС, где рабочими функциями являются продолжительность реакции и ее температура.
Температурная и временная зависимости выхода винилового эфира 1-фенил-3-метилбутин-1-ола-3, как и предполагали, имеют экстремальный характер (Рис.7.), что и подтверждает правильность установленных экспериментом диапазонов. Установленная зависимость аппроксимируется уравнением:
(1)
где; у-выход винилового эфира 1-фенил-3-метилбутин-1-ола-3 (%);
х1 - температура (оС); х2 - продолжительность реакции (час).
Рисунок 7 Иконограмма зависимости выхода продукта винилирования 1-фенил-3-метилбутин-1-ола-3 от температуры и продолжительности реакции
Таблица 1 Квантово-химические расчеты исследованных соединений
|
Природа соединения |
Общая энергия, ккал/ моль |
Энергия образ., ккал/ моль |
Теплота образ., ккал/ моль |
Энергия электрона, ккал/ моль |
Энергия ядра, ккал/ моль |
Дипол. момент (D) |
Заряд атома кислорода |
|
|
Фенилацетилен |
-23934,7 |
-1605,2 |
74,46 |
-103121,3 |
79186,6 |
0,138 |
- |
|
|
1-Фенил-3-метилбутин-1-ол-3 |
-41055,7 |
-2549,6 |
14,96 |
-216463,0- |
175407,4 |
1,573 |
-0,301 |
|
|
1-Фенил-3-метилпентин-1-ол-3 |
-44503,2 |
-2829,1 |
10,53 |
-249527,6 |
205024,4 |
1,710 |
-0,306 |
|
|
1-Фенилгексен-4-ин-1-ол-3 |
-43771,4 |
-2700,3 |
35,15 |
-231339,9 |
187568,5 |
1,642 |
-0,302 |
|
|
Виниловый эфир 1-фенил-3-метилбутин-1-ола-3 |
-47203,5 |
-2964,3 |
46,21 |
-271348,4 |
224144,9 |
1,811 |
-0,191 |
|
|
Виниловый эфир 1-фенил-3-метилпентин-1-ола-3 |
-50649,4 |
-3242,8 |
42,85 |
-309051,1 |
258401,1 |
1,776 |
-0,192 |
|
|
Виниловый эфир 1-фенилгексен-4-ин-1-ола-3 |
-49917,8 |
-3113,6 |
67,82 |
-287889,3 |
237971,4 |
1,775 |
-0,190 |
|
|
Акриловый эфир 1-фенил-3-метилпентин-1-ола-3 |
-60156,7 |
-3511,9 |
41,77 |
-377861,8 |
317705,1 |
1,555 |
0,263 |
|
|
Метакриловый эфир 1-фенил-3-метилпентин-1-ола-3 |
-63808,0 |
-3795,2 |
40,59 |
-420392,3 |
356784,3 |
1.764 |
-,262 |
|
|
Акриловый эфир 1-фенилгексен-4-ин-1-ола-3 |
-62878,7 |
-3668,8 |
18,15 |
-392149,6 |
329270,9 |
1,639 |
-0,258 |
|
|
Метакриловый эфир 1-фенилгексен-4-ин-1-ола-3 |
-62881,0 |
-3671,1 |
15,84 |
-394069,1 |
331188,1 |
1,711 |
-0,256 |
Рисунок 8 Иконограмма зависимости скорости реакции винилирования 1-фенил-3-метилбутин-1-ола-3 от температуры и продолжительности реакции
На рис.8 приведена зависимость скорости реакции винилирования от температуры и продолжительности реакции, аппроксимируясь уравнением:
(2)
где z-скорость винилирования (моль/л.с..10-4);
х1 - температура (оС);
х2 - продолжительность реакции (час).
Технологический критерий оптимизации условий винилирования выражается максимальным выходом целевого продукта:
у(х1, х2) > max (3)
При этом, оптимум, как упоминалось выше, достигается при фиксированном выходе продукта. Для определения оптимума необходимо математическое моделирование, приводящее к общему виду:
(4)
и дифференцирования «у» по каждой из переменных величин х1 и х2 приводит к:
(5)
Решив систему уравнений находим х1 и х2:
и (6)
Подставляя значения b1, b2, b3 и b4 в уравнение (4) находим оптимум точек х1 и х2:
х1= 96,7оС; х2=5,6 соат, у= 36,6%; z= 3,04 10-4 моль/л.с.
Таким образом, для исследованной реакции винилирования 1-фенил-3-метилбутин-1-ола-3 рассчитаны его квантово-химические показатели и проведено математическое моделирования процесса. Найдено математическое выражение, описывающее реакцию ацетиленового спирта с ацетиленом.
Библиографический список
1. J.Gioslowski. Elekctronic structure calculations on fullerenes and Their Derivatives. New York: Oxford Univ. Press 1995.
2. С.Э.Нурманов. Моделирование процесса винилирования пиперидина. //Химическая технология, контроль и управление. 2006, №5, -С.23-27.
3. Х.М.Вапоев, С.Э.Нурманов, Дж.Р.Умарова, Б.Ф.Мухиддинов. Технологические параметры синтезов на основе бутин-1-ола-3. //Химическая промышленность сегодня. 2009, №6. -С.12-16.
Размещено на Аllbest.ru
...Подобные документы
Теоретические аспекты реакций диазотирования. Расчетно-графическое моделирование производства красителя органического Кислотного синего 2К (стадии диазотирования и приготовления натриевой соли фенил-пери кислоты) мощностью 50 т/год 100% продукта.
курсовая работа [296,2 K], добавлен 01.07.2012Качественное развитие квантово-химических моделей. Кинетическая концепция Рюденберга. Анализ теории гипервалентных связей, основные условия их образования. Электронная структура непереходных соединений. Орбитально-избыточные связи, правило четности.
презентация [209,2 K], добавлен 22.10.2013История развития квантово-химических методов анализа "структура вещества – проявляемая физиологическая активность". Вычисление геометрии органических соединений. Физические свойства, механизм действия и синтез сульфаниламидов, параметры их молекул.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 25.03.2011Характеристика понятия, физико-химических свойств органических веществ - фенолов, молекулы которых содержат радикал фенил, связанный с одной или несколькими гидроксогруппами. Классификация фенолов по атомности. Кольца Рашига. Симптомы отравления фенолом.
презентация [717,1 K], добавлен 11.03.2013Получение красителя сернистого ряда на примере красителя Сернистого ярко-зеленого Ж. Разработка схемы по его производству методом окисления п-аминофенола и N-фенил-1-нафтиамино-сульфокислоты. Расчет материального и теплового баланса. Отходы производства.
курсовая работа [135,8 K], добавлен 13.01.2012Математическое моделирование полидисперстных систем; применение полимерных микросфер. Электронная микроскопия; пакет программы TableCurve. Анализ дисперсности эмульсий в процессе полимеризации, построение гистограмм распределения глобул полистирола.
реферат [2,8 M], добавлен 08.05.2011Понятие поверхности потенциальной энергии системы. Динамика химического акта. Путь химической реакции. Индексы реакционной способности. Реакции замещения сопряженных ароматических и гетероциклических соединений. Правила построения корреляционных диаграмм.
презентация [396,1 K], добавлен 22.10.2013Синтез алкилроданидов. Синтез ароматических роданидов. Синтез роданоспиртов и роданоэфиров. Свойства тиоцианатов. Экспериментальная часть. Реагенты. Лабораторная посуда и оборудование. Методика синтеза. Органические тиоцианаты в народном хозяйстве.
курсовая работа [96,3 K], добавлен 21.11.2008Характеристика этапов и особенностей переведения установки метилтретбутилового эфира на выпуск этилтретбутилового эфира. Изучение условий синтеза этилтретбутилового эфира. Разработка технологической схемы производства ЭТБЭ. Нормы технологического режима.
презентация [165,5 K], добавлен 01.12.2014Материальные и энергетические потоки процесса. Этапы имитационного моделирования объекта в VisSim. Построение топологических и структурных схем подсистем. Моделирование работы системы управления при подаче возмущающего воздействия по потоку сырья.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 12.04.2015Определение свойств химических элементов и их электронных формул по положению в периодической системе. Ионно-молекулярные, окислительно-восстановительные реакции: скорость, химическое равновесие. Способы выражения концентрации и свойства растворов.
контрольная работа [58,6 K], добавлен 30.07.2012Амфетамин, эфедрин, катехоламины - психоактивные вещества группы фенилэтиламинов - стимуляторы центральной нервной системы, аналоги гормонов адреналина и норадреналина: характеристика, история синтеза, физические свойства и биологическое действие.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 20.04.2012Изменение минерализации дисперсионной среды в процессе массообменных взаимодействий фильтрата промывочной жидкости. Характер процессов, протекающих при фильтрации в породе, их математическое моделирование. Взаимодействие фильтрата с пластовыми флюидами.
реферат [29,7 K], добавлен 13.06.2015Методы построения кинетических моделей гомогенных химических реакций. Расчет изменения концентраций в ходе химической реакции. Сравнительный анализ численных методов Эйлера и Рунге-Кутта. Влияние температуры на выход продуктов и степень превращения.
контрольная работа [242,5 K], добавлен 12.05.2015Философские аспекты моделирования как метода познания окружающего мира. Гносеологическая специфика моделей. Классификация моделей и виды моделирования. Моделирование молекул, химических процессов и реакций. Основные этапы моделирования в химии.
реферат [70,7 K], добавлен 04.09.2010Физические и химические свойства 1,3,4-оксадиазола, схемы получения его симметричных и несимметричных 2,5-производных. Метод окислительной и дегидратационной циклизации. Синтез 2-амино-5-фенил-1,3,4-оксадиазола циклизацией семикарбазона бензальдегида.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 03.09.2013Квантово-химический расчет термодинамических данных при полной оптимизации геометрии и оценка количественного содержания наиболее стабильных таутомерных форм молекулы нитрогуанидина при стандартных условиях в газовой фазе с помощью программы GAUSSIAN-03.
курсовая работа [937,6 K], добавлен 08.06.2012Рассмотрение лекарственных препаратов, содержащих ибупрофен. Преимущества и недостатки ибупрофена. Основные квантово-химические свойства молекулы ибупрофена. Распределение электронной плотности внешних валентных электронов в молекуле ибупрофена.
презентация [2,2 M], добавлен 18.03.2018Общая характеристика производства и производимой продукции. Исследование исходного сырья, материалов и энергоресурсов. Приготовление раствора мононатриевой соли Фенил-пери кислоты. Выделение и фильтрация красителя органического Кислотного синего 2К.
отчет по практике [168,9 K], добавлен 06.07.2012Компьютерное моделирование новых молекулярных структур с применением программы HyperChem. Три стадии изучения потенциального лекарственного вещества: фармацевтическая, фармакокинетическая и фармакодинамическая. Молекулярное моделирование веществ.
дипломная работа [108,6 K], добавлен 17.12.2010
