ВЕСТНИК
Башкирского университета

ENGLISH
Главная Авторам Рецензентам Выпуски журнала Редколлегия Редакция Загрузить статью Подписка ISSN 1998-4812

Архив | Том 25, 2020, No. 2.

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗОМЕРИЗАЦИИ АДДУКТА БИС-ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ ГАЛОГЕНМЕТИЛКЕТОНОВ К ФУЛЛЕРЕНУ ПО МЕТОДИКЕ БИНГЕЛЯ

Вестник Башкирского университета. 2020. Том 25. №2. С. 278-284.
Download
  • © А. Ф. Саттарова

    Институт органической химии УНЦ РАН; Башкирский государственный университет

    Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 71; Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32

  • © А. Г. Мустафин

    Институт органической химии УНЦ РАН

    Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 71

Для оценки термодинамической стабильности и установления порядка образования девяти возможных региоизомеров ди-присоединения галогенметилкетонов к фуллерену в условиях реакции Бингеля реализован квантово-химический подход. Обнаружено, что наиболее термодинамически стабильными и, соответственно, преимущественно образующимися в ходе реакции являются экваториальные (e', e'') и trans-3 изомеры. На основе анализа заселенности молекулярных орбиталей выявлена оптимальная комбинация региоизомера trans-3 с традиционным составляющим донорного компонента фотогальванической ячейки, а также установлен ряд увеличения акцепторной способности интермедиатов соответсвующих ди-аддуктов: cis → trans → экваториальные изомеры.

Ключевые слова:

  • фуллерен С60
  • реакция Бингеля
  • методы теории функционала плотности
  • B3LYP
  • региоизомеры
  • HOMO-LUMO
  • fullerene C60
  • Bingel reaction
  • density functional theory methods
  • B3LYP
  • regioisomers
  • HOMO-LUMO

ЛИТЕРАТУРА

  1. Ibrahim M., Saleh N. A., Hameed A. J., Elshemey W. M., Elsayed, A. A. Structural and Electronic Properties of New Fullerene Derivatives and Their Possible Application as HIV-1 Protease Inhibitors // Spectrochim. Acta A. 2010. Vol. 75. No. 2. Pp. 702-709.
  2. Xu L., Li C., Li F., Li X., Tao S. Molecular Structure, Electronic Property and Vibrational Spectroscopy of C24-Glycine and Gd@C24-Glycine Complexes // Spectrochim. Acta A. 2012. Vol. 98. Pp. 183-189.
  3. Biglova Y. N., Malikova R. N., Petrova S. F., Ivanov S. P., Sakhautdinov I. M., Mustafin A. G. Kinetic Study of the Reaction of Nucleophilic Cyclopropanation of C60 Fullerene with Halogenated Maleopimarimide // Int. J. Chem. Kinet. 2019. Vol. 51. Pp. 311-320.
  4. Ghasemi A. S., Mashhadban F., Ravari F. A DFT Study of Penicillamine Adsorption Over Pure and Al-doped C60 fullerene // Adsorption. 2018. Vol. 24. No. 5. Pp. 471-480.
  5. Biglova Y. N., Mustafin A. G. Nucleophilic Cyclopropanation of [60]fullerene by the Addition-Elimination Mechanism // RSC Adv. 2019. Vol. 9. Pp. 22428-22498.
  6. Biglova Y. N., Akbylatov A. F., Torosyan S. A., Susarova D. K., Mustafin A. G., Miftakhov M. S. New Methanofullereneas a Buffer Layer in Organic Solar Cells // Physica B. 2015. Vol. 458. Pp. 114-116.
  7. Bingel C. Cyclopropanierung von Fullerenen // Chem. Ber. 1993. Vol. 126. No. 8. Pp. 1957-1959.
  8. Ueno H., Kawakami H., Nakagawa K., Okada H., Ikuma N., Aoyagi S., Kokubo K., Matsuo Y., Oshima T. Kinetic Study of the Diels-Alder Reaction of Li+@C60 with Cyclohexadiene: Greatly Increased Reaction Rate by Encapsulated Li+ // J. Am. Chem. Soc. 2014. Vol. 136. No. 31. Pp. 11162-11167.
  9. Gao X. F., Cui C. X., Liu Y. J. Trapping Intermediates and Comparing Relative Reactivities: A DFT M06-2x Study on Diels-Alder Cycloadditions of Butadiene to C60 and C70 // J. Phys. Org. Chem. 2012. Vol. 25. No. 10. Pp. 850-855.
  10. Becke A. D. Density-Functional Thermochemistry. III. The Role of Exact Exchange // J. Chem. Phys. 1993. Vol. 98. Pp. 5648-5652.
  11. Becke A. D. Density-Functional Exchange-Energy Approximation with Correct Asymptotic-Behavior // Phys. Rev. A. 1988. Vol. 38. Pp. 3098-3100.
  12. Becke A. D. Density-Functional Thermochemistry. V. Systematic Optimization of Exchange-Correlation Functionals // J. Chem. Phys. 1997. Vol. 107. No. 20. Pp. 8554-8560.
  13. Lee C., Yang W., Parr R. G. Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density // Physical review B. 1988. Vol. 37. No. 2. Pp. 785.
  14. Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel H. B., Scuseria G. E., Robb M. A., J. R. Cheeseman J. R., Scalmani G., Barone V., Mennucci B., Petersson G. A., Nakatsuji H., Caricato M., Li X., Hratchian H. P., Izmaylov A. F., Bloino J., Zheng G., Sonnenberg J. L., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Vreven T., Montgomery Jr. J. A., Peralta J. E., Ogliaro F., Bearpark M., Heyd J. J., Brothers E., Kudin K. N., Staroverov V. N., Kobayashi R., Normand J., Raghavachari K., Rendell A., Burant J. C., Iyengar S. S., Tomasi J., Cossi M., Rega N., Millam J. M., Klene M., Knox J. E., Cross J. B., Bakken J, V., Adamo C., Jaramillo J., Gomperts R., Stratmann R. E., Yazyev O., Austin A. J., Cammi R., Pomelli C., Ochterski J. W., Martin R. L., Morokuma K., Zakrzewski V. G., Voth G. A., Salvador P., Dannenberg J. J., Dapprich S., Daniels A. D., Farkas Ö., Foresman J. B., Ortiz J. V., Cioslowski J. and Fox D. J., Gaussian 09, Revision C.01, Gaussian Inc, Wallingford CT, 2009.
  15. Garcia- Borràs M., Cerón M. R., Osuna S., Izquierdo M., Luis J. M., Echegoyen L., Solà M. The Regioselectivity of Bingel-Hirsch Cycloadditions on Isolated Pentagon Rule Endohedral Metallofullerenes // Angew Chem. Int. Ed. 2016. Vol. 55. Pp. 2374-2377.
  16. Martínez J. P., Garcia- Borràs M., Osuna S., Poater J., Bickelhaupt F. M., Solà M. Reaction Mechanism and Regioselectivity of the Bingel-Hirsch Addition of Dimethyl Bromomalonate to La@C2v-C82 // Chem. Eur. J. 2016. Vol. 22. Pp. 5953-5962.
  17. Alegret N., Salvadó P., Rodríguez-Fortea A., Poblet J.M. Bingel-Hirsch Addition on Non-Isolated-Pentagon-rule Gd3N@C2n (2n=82 and 84) Metallofullerenes: Products Under Kinetic Control // J. Org. Chem. 2013. Vol. 78. Pp. 9986-9990.
  18. Биглова Ю. Н. Физико-химические основы синтеза новых метанофуллеренов полифункционального действия: автореф. дис. … д-ра хим. наук. Уфа, 2019. 317 с.
  19. Djojo F., Herzog A., Lamparth I., Hampel F., Hirsch A. Regiochemistry of Twofold Additions to [6, 6] Bonds in C60: Influence of the Addend-Independent Cage Distortion in 1, 2-Monoadducts // Chem. Eur. J. 1996. Vol. 2. No. 12. Pp. 1537-1547.
  20. Djurovich P. I., Mayo E. I., Forrest S. R., Thompson M. E. Measurement of the Lowest Unoccupied Molecular Orbital Energies of Molecular Organic Semiconductors // Org. Electron. 2009. Vol. 10. No. 3. Pp. 515-520.
  21. Zhang Y., Zhang C. R., Yuan L. H., Zhang M. L., Chen Y. H., Liu Z. J., Chen H. S. The Electronic Structures and Optical Properties af Fullerene Derivatives for Organic Solar Cells: The Number and Size Effects of Fullerene-Cage // Mater. Chem. Phys. 2018. Vol. 204. Pp. 95-104.
  22. Brabec C., Cravino J. A., Meissner D., Sariciftci N. S., Fromherz T., Rispens M. T., Sanchez L., Hummelen J. C. Origin of the Open Circuit Voltage of Plastic Solar Cells // Adv. Funct. Mater. 2001. Vol. 11. Pp. 374-380.
  23. Nelson J. Diffusion-Limited Recombination in Polymer-Fullerene Blends and its Influence on Photocurrent Collection // Phys. Rev. B. 2003. Vol. 67. Pp. 155209.
  24. Koster L. J., Smits E. C. P., Mihailetchi V. D., Blom P. W. M. Device Model for the Operation of Polymer/Fullerene Bulk Heterojunction Solar Cells // Phys. Rev. B. 2005. Vol. 72. No. 8. Pp. 085205.

Copyright © Вестник Башкирского университета 2010-2020