Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu lý thuyết về cân bằng hình dạng của 1,4-dioxan trong pha khí, chất lỏng nguyên chất và dung dịch loãng
Tóm tắt
Cân bằng hình dạng của 1,4-dioxan trong pha khí, trong chất lỏng nguyên chất và trong dung dịch nước đã được nghiên cứu bằng phương pháp Điện thế Tĩnh Điện Trung Bình của Dung Môi từ Động Học Phân Tử (ASEP/MD) và Chính Thức Phương Trình Tích Phân cho Mô Hình Liên Tục Có Thể Bị Điện Polarizable (IEF-PCM). Phân tử dioxan được mô tả ở mức độ lý thuyết DFT(B3LYP)/aug-cc-pVTZ. Trong cả ba pha, sự cân bằng hầu như hoàn toàn nghiêng về dạng ghế, với dân số của các dạng thuyền quay thấp hơn 0.01%. Sự cân bằng này bị chi phối bởi năng lượng nội tại của phân tử, vì các năng lượng tự do tương tác giữa chất tan và dung môi rất tương đồng trong ba dạng hình được xem xét (dạng ghế, thuyền quay 1,4 và thuyền quay 2,5). Trong chất lỏng nguyên chất, nơi mà tương tác dioxan–dioxan chủ yếu do thành phần Lennard-Jones chi phối, cấu trúc có đặc trưng của một chất lỏng van der Waals. Tuy nhiên, sự giảm khoảng cách C–H từ pha khí tới dung dịch, sự gia tăng tần số dao động C–H và sự hiện diện của một vai trong hàm phân phối theo cặp O–H trục cho thấy sự hiện diện của một liên kết hydro C–H–O yếu. Phân tích bản đồ chiếm chỗ của nguyên tử oxy và hydro trong nước xung quanh phân tử 1,4-dioxan xác nhận kết luận này. Trái ngược với những gì được tìm thấy trong các cụm nhỏ nước-dioxan, trong chất lỏng, có một sự ưa thích cho các nguyên tử oxy tương tác với các nguyên tử hydro trục để tạo thành các liên kết hydro C–H–O. So sánh kết quả từ ASEP/MD và IEF-PCM cho thấy việc bao gồm các tương tác cụ thể là rất quan trọng cho việc mô tả phù hợp về tương tác giữa chất tan và dung môi; tuy nhiên, ảnh hưởng của những tương tác này không thể hiện qua sự thay đổi trong ổn định tương đối của các dạng hình vì nó bị hủy bỏ khi tính toán sự khác biệt về năng lượng.
Từ khóa
#1 #4-dioxan; cân bằng hình dạng; điện thế tĩnh điện; tương tác chất tan-dung môi; liên kết hydroTài liệu tham khảo
Yang TC, Ning CG, Su GL, Deng JK, Zhang SF, Ren XG, Huang YR (2006) Chin Phys Lett 23:1157–1160
Senthilkumar K, Kolandaivel P (2003) Comput Biol Chem 27:173–183
Pickett LW, Hoeflich NJ, Liu TC (1951) J Am Chem Soc 73:4865–4869
Mizuno K, Imafuji S, Fujiwara T, Ohta T, Tamiya Y (2003) J Phys Chem B 107:3972–3978
Takamuku T, Yamaguchi A, Tabata M, Yoshida K, Wakita H, Yamaguchi T (1999) J Mol Liq 83:163–177
Ahn-Ercan G, Krienke H, Schmeer G (2006) J Mol Liq 129:75–79
Chapman DM, Hester RE (1997) J Phys Chem A 101:3382–3387
Nagy PI, Volgyi G, Takacs-Novak K (2008) J Phys Chem B 112:2085–2094
Krienke H, Ahn-Ercan G, Barthel J (2004) J Mol Liq 109:115–124
Cinacchi G, Ingrosso F, Tani A (2006) J Phys Chem B 110:13633–13641
Takamuku T, Yamaguchi A, Matsuo D, Tabata M, Yamaguchi T, Otomo T, Adachi T (2001) J Phys Chem B 105:10101–10110
Pchelkin VN, Toryanik AI (1991) Zh Strukt Khim 32(2):88–97
Chang HC, Jiang JC, Chuang CW, Lin JS, Lai WW, Yang YC, Lin SH (2005) Chem Phys Lett 410:42–48
Fdez. Galván I, Sánchez ML, Martín ME, Olivares del Valle FJ, Aguilar MA (2003) Comput Phys Commun 155:244–259
García Prieto FF, Fdez-Galván I, Aguilar MA, Martín ME (2011) J Chem Phys 135:194502–194510
Corchado JC, Sánchez ML, Aguilar MA (2004) J Am Chem Soc 126:7311–7319
Sánchez ML, Martín ME, Aguilar MA, Olivares del Valle FJ (2000) J Comput Chem 21:705–715
Martín ME, Sánchez ML, Olivares del Valle FJ, Aguilar MA (2002) J Chem Phys 116:1613–1620
Sánchez ML, Martín ME, Fdez Galván I, Olivares del Valle FJ, Aguilar MA (2002) J Phys Chem B 106:4813–4817
Fdez. Galván I, Sánchez ML, Martín ME, Olivares del Valle FJ, Aguilar MA (2003) J Chem Phys 118:255–263
Fdez. Galván I, Martín ME, Aguilar MA (2004) J Comput Chem 25:1227–1233
Sánchez ML, Aguilar MA, Olivares del Valle FJ (1997) J Comput Chem 18:313–322
Aguilar MA, Sánchez ML, Martín ME, Fdez. Galván I (2007) An effective hamiltonian method from simulations: ASEP/MD. In: Mennucci, B, Cammi R (eds) Continuum solvation models in chemical physics, 1st edn. Wiley, West Sussex, England, chapter 4.5, pp 580–592
Warshel A, Levitt M (1976) J Mol Biol 103:227–249
Field MJ, Bash PA, Karplus M (1990) J Comput Chem 11:700–733
Luzhkov V, Warshel A (1992) J Comput Chem 13:199–213
Gao J (1992) J Phys Chem 96:537–540
Vasilyev VV, Bliznyuk AA, Voityuk AA (1992) Int J Quantum Chem 44:897–930
Théry V, Rinaldi D, Rivail JL, Maigret B, Ferenczy GG (1994) J Comput Chem 15:269–282
Thompson MA, Glendening ED, Feller D (1994) J Phys Chem 98:10465–10476
Muñoz Losa A, Fdez. Galván I, Martín ME, Aguilar MA (2006) J Phys Chem B 110:18064–18071
Chandrasekhar J, Smith SF, Jorgensen WL (1985) J Am Chem Soc 107:154–163
Chandrasekhar J, Jorgensen WL (1985) J Am Chem Soc 107:2974–2975
Jorgensen WL (1989) Acc Chem Res 22:184–189
Okuyama-Yoshida N, Nagaoka M, Yamabe T (1998) Int J Quantum Chem 70:95–103
Wei D, Salahub DR (1994) Chem Phys Lett 224:291–296
Tuñón I, Martins-Costa MTC, Millot C, Ruiz-López MF, Rivail JL (1996) J Comput Chem 17:19–29
Wesolowski TA, Warshel A (1993) J Phys Chem 97:8050–8053
Wesolowski TA, Muller RP, Warshel A (1996) J Phys Chem 100:15444–15449
Jorgensen WL, Chandrasekhar J, Madura JD, Impey RW, Klein ML (1983) J Chem Phys 79:926–935
Frisch MJ, Trucks GW, Schlegel HB, Scuseria GE, Robb MA, Cheeseman JR, Scalmani G, Barone V, Mennucci B, Petersson GA, Nakatsuji H, Caricato M, Li X, Hratchian HP, Izmaylov AF, Bloino J, Zheng G, Sonnenberg JL, Hada M, Ehara M, Toyota K, Fukuda R, Hasegawa J, Ishida M, Nakajima T, Honda Y, Kitao O, Nakai H, Vreven T, Montgomery JA Jr, Peralta JE, Ogliaro F, Bearpark M, Heyd JJ, Brothers E, Kudin KN, Staroverov VN, Kobayashi R, Normand J, Raghavachari K, Rendell A, Burant JC, Iyengar SS, Tomasi J, Cossi M, Rega N, Millam JM, Klene M, Knox JE, Cross JB, Bakken V, Adamo C, Jaramillo J, Gomperts R, Stratmann RE, Yazyev O, Austin AJ, Cammi R, Pomelli C, Ochterski JW, Martin RL, Morokuma K, Zakrzewski VG, Voth GA, Salvador P, Dannenberg JJ, Dapprich S, Daniels AD, Farkas Ö, Foresman JB, Ortiz JV, Cioslowski J, Fox DJ (2009) Gaussian 09. Gaussian Inc., Wallingford, CT
Refson K (2000) Comput Phys Commun 126:310–329
Chirlian LE, Breneman CM, Francl MM (1987) J Comput Chem 8:894–905
Breneman CM, Wiberg KB (1990) J Comput Chem 11:361–373
Tomasi J, Mennucci B, Cammi R (2005) Chem Rev 105:2999–3094
Martín ME, Sánchez ML, Olivares del Valle FJ, Aguilar MA (2002) J Chem Phys 116(4):1613–1620
Humphrey W, Dalke A, Schulten K (1996) J Mol Graph 14:33–38
Hernandez GJ, Duncan ABF (1962) J Chem Phys 36:1504–1508