МОХ аминоэтилен / МОХ аминоэтилен

Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева

РГР по теме

«Метод молекулярных орбиталей Хюккеля на примере аминоэтилена»

Выполнил:

Группа О-28

Факультет ХФТ

Преподаватель: Бабёркина Е.П.

г. Москва 2022

Аминоэтилен СH2=CH-NH2

В аминоэтилене может возникать делокализация благодаря π-связям между sp2-гибридным атомам углерода и НЭП атома азота. Несмотря на то, что последний обладает sp3-гибридизацией, он способен свободно вращаться вокруг σ-связи, соединяющей его с вторым углеродом. Когда π-орбиталь азота окажется в одной плоскости с π-орбиталью углерода, возникнет делокализация.

Резонансные структуры отражающие это:

[CH3=CH-NH2 ⟷ ^-CH3-CH=NH2⁺ ]

Все вышеперечисленное показывает нам то, что стоит учитывать не только молекулярные обритали sp²-гибридных атомов углерода, но и атом азота, так как он тоже вносит вклад в π-систему молекулы.

		1	2	3
3	α - 1,229β	0,646	-0,730	0,222
2	α + 0,682β	-0,723	-0,494	0,483
1	α + 1,947β	0,243	0,473	0,847

Результаты расчетов по методу МОХ:

Параметры молекулы по методу МОХ:

1. π-электронная плотность на μ-й атомной орбитали (АО) в i-й молекулярной орбитали (МО).

ρ_iμ = g_i∙C_iμ²,

где g_i – заселённость i-й МО, C_iμ² – собственный коэффициент μ-й АО на i-й МО.

1-я АО: ρ₁₁ = 2 ∙ (0,243)² = 0,118

ρ₂₁ = 2∙(-0,723)² =1,045

∑ ρ_iμ = 1,164

2-я АО: ρ₁₂ = 2 ∙ (0,473)² = 0,447

ρ₂₂ = 2 ∙ (-0,494)² = 0,488

∑ ρ_iμ = 0,936

3-я АО: ρ₁₃ = 2 ∙ (0,847)² = 1,434

ρ₂₃ = 2 ∙ (0,483)² =0,466

∑ ρ_iμ = 1,901

ρ₁₃=ρ₂₃=ρ₃₃=0 так как на 3-ей МО нет электронов.

2. Полная π-электронная плотность на μ-й АО в молекуле.

ρ_μ = ∑ ρ_iμ

ρ₁ = 1,164

ρ₂ = 0,936

ρ₃ = 1,901

3. Заряды на атомах.

z_μ = m_μ-ρ_μ,

где m_μ – число π-электронов, вносимых μ–м атомом в π-систему. Например, в данном случае атомы углерода подают по одному электрону для образования π-связи, а азот– электронную пару.

Z₁= 1-1,164=-0,164<0

Z₂= 1-0,936=0,064>0

Z₃= 2-1,901=0,099>0

Распределение зарядов согласуется с теорией резонансов.

4. Частичный порядок связей.

(Ρ_μ-ν)_i=g_i∙C_iμ∙C_iν,

где μ, ν – соседние атомные орбитали.

1-я МО: P₁₂₁ = 2 ∙ 0,243 ∙ 0,473 = 0,23

P₁₂₂ = 2 ∙ (-0,723) ∙ ( -0,494) = 0,714

2-я МО: P₂₃₁ = 2 ∙ 0,473 ∙ 0,847 = 0,801

P₂₃₂ = 2 ∙ (-0,494) ∙ 0,483 = -0,477

На 3-ей МО нет электронов.

Эта величина оценивает степень (процент) перекрывания двух смежных АО в одной МО.

5. Полный порядок связей.

Ρ_μ-ν = ∑g_i∙C_iμ∙C_iν

P_1-2 = 1,944

P_2-3 = 1,324

6. Полная π-электронная энергия.

Е_{π(полн.)} = ∑g_i∙ε_i

Е_{π(полн.)} = 2 ∙(α + 1,947β) + 2 ∙(α + 0,682β) = 4α + 5,221β

7. Энергия делокализации

Поправки для атома азота:

Кулоновский интеграл: α – b_x=1,5

Резонансный интеграл: β –b_c=x=0,8

DE= Е_{π(полн.)}-(E_лок(π)+ E_{лок.(попр.)})

где E_лок(π)+ E_{лок.(попр.)} -энергия локализованной связи с учетом поправки для азота. E_лок(π) – энергия локализованной π-связи, которая всегда равна 2(α+β).

E_{лок.(попр.)} = 2α + β(b₀+2) ∙√(b_c=o)² + 0,25b₀²)

DE = 4α + 5,221β –(2α+2β+2α+β(1,5+2) ∙√((0,8)² +0,25 ∙2²) = 1,379β>0

То есть в физическом смысле эта энергия, которая выделяется при сопряжении. Так же эта энергия является мерой устойчивости сопряжения. Чем больше энергия, тем устойчивее соединение.

8. Энергия НЭП:

E_𝜋x = 2(α+bx ∙β)

E_𝛑0 = 2(α+1,5β) = 2α + 3β

1