Есть ли добровольцы посчитать (DFT расчеты)?

[Osmate Kate]

Доброго всем времени суток!

Лирическое вступление: пишу по просьбе коллеги, которая несколько
отчаялась вытащить ценные данные из своей полугодовой работы,
что очень обидно...и поэтому, я очень надеюсь,
что здесь найдутся отзывчивые и терпеливые люди...

дело вот какое... есть некая (пока без подробностей) органическая реакция
задача: установить механизм, т.е. определить через образование какого интермедиата она протекает...
из дополнительных данных есть кинетика (регистрация ВЖХ спектров во времени - изменение площадей исх. соединения и продукта).

вот чем пока располагаю.

Вопрос в следующем... какие нужны данные и как можно определить какой именно интермедиат образуется?
можно ли это как-то рассчитать и какие данные для этого нужны?
(она обещала нарисовать возможные интермедиаты, но достаточно ли этого???)

я думаю, писать, что сама я это не сильно понимаю, необходимости нет...по стилю описания - это и так понятно)))

[Гесс]

Я не претендую на полное понимание вопроса, поэтому ответ сугубо в рамках ИМХО

ВЖХ напрямую с ДФТ не свяжешь никак. На основании кинетики можно попробовать определить порядок реакции или самой медленной стадии.
ИМХО начинать надо с поиска механизмов похожих реакций. Вообще "некая (пока без подробностей)" это про сферического коня в вакууме. Для некоторых реакций механизмы вообще никогда не считали. Навскидку - восстановление кислоты лагом в спирт. Механизмы других разжеваны и пересчитаны давно и с учетом влияния заместителей. Далеко не все что угодно можно посчитать просто в ДФТ. Случаи бывают разные. Поэтому конкретика нужна.
В отношении ДФТ - вам надо
1) расчетные мощности (кластер или суперкомп)
2) программа в которой вы будете считать (делятся на платные (Гауссиан и пр) и бесплатные (Орка, Природа, Гамесс, ПСИ4) перечисленные с ДФТ работают, всякие типа CFOUR или Молкаса предназначены для других задач).
3) человек который умеет считать (коллабораторы имеющие пункты 1 и 2, внезапно очутившийся у вас расчетчик, либо же при наличии неограниченного времени - студент который сам, методом проб, ошибок и Гугла, без руководства, научится считать).

Ну в общем для начала как то так.

[Osmate Kate]

Вообще "некая (пока без подробностей)" это про сферического коня в вакууме.

- я неорганик и сразу запомнить все не смогла...поэтому жду написанных подробностей...не более того...
механизм пока не изучен, поэтому вариант с подборкой "подобных" тоже отпадает...

а вопрос о необходимости кроме этого (перечисленного в ответе) подразумевал какие данные нужны?

кстати...

На основании кинетики можно попробовать определить порядок реакции или самой медленной стадии.

с этого места можно подробнее...?

PЫ я не зря писала про терпение)))

[Osmate Kate]

а вот и подробности....на схеме...

Расширение преимущественно происходит, если на азоте висит защитная группа СОСF3. Если СОСН3, то наблюдается смесь раскрытого и продукта расширения.
Собственно интересует вопрос, какие интермедиаты образуются в процессе реакции, по какому пути она идёт. И какую роль играет растворитель, только стабилизирует переходное состояние (за счет чего, как) или непосредственно участвует, как, например, в случае шестичленного переходного состояния В. Как с точки квантовой химии подойти к этому вопросу точно, не знаю, но думаю, что расчет энергии этих возможных переходных состояний прольёт хоть немного света.
Реагенты берутся в эквивалентных количествах, в избытке растворителя (метанол), так что в принципе изменением его концентрации можно пренебречь.
Немного о переходных состояниях
А: происходит нуклеофильное присоединение по Михаэлю атома азота к тройной связи алкина, затем под действием анионного центра происходит расширение.
В: так же михаэлеквское присоединение, но растворитель участвует в образовании шестичленного переходного состояния.
С: Михаэлевское присоединение, образовавшийся анион отщепляет протон от молекулы растворителя, а получившийся после этого метоксильный радикал атакует первое положение и приводит к раскрытию кольца.
D: Михаэлевское присоединение, трансформация в аллен, который затем атакует первое положение тиенопиридина и приводит к расширению.

в ходе такой реакции образуется два продукта, вопрос они образуются из одного промежуточного или из разных и из какого тогда. если метанол заменить на трифторэтанол, то образуется единственный продукт расширения.

[Гесс]

Как влияет замена растворителя на непротонодонорный?

[VTur]

В таких реакциях простой расчет Вам ничем не поможет. У Вас везде будет море конформеров, но так как при реакции реагенты получают энергию, то определить с какого конформера стартует реакция крайне трудно.
Вам обязательно нужно снимать ИК и КР спектры в процессе реакции. Посмотреть, что за реагенты, какие продукты. Потом вычитать линии реагентов и продуктов из промежуточных стадий и относить их расчетным интермедиатам.
Тогда Вы увидите течение реакции. Либо делай те как все - методом научного тыка.

[ Post made via Android ]

[Гесс]

Система выглядит достаточно жесткой, так что конформеров там вряд ли будет море.
Стартовать реакция будет с того который пригоден для получение переходного состояния. Это я думаю реально прорисовать ручками. Так что вопрос скорее всего в обсчете нескольких десятков исходных конформаций и несколько десятков сканирований/поисков переходного состояния. Может и повезет и что нибудь поймается. А может и нет.
ИК и КР конечно не помешают, но че то гложут сомнения что по ним можно будет чтото сказать о структуре интермедиатов.

[VTur]

Они о структуре почти ничего не скажут. Спектры помогут сказать, какие интермедитаты реализуются из сравнения с расчетом. По какому пути идет реакция

[ Post made via Android ]

[Гесс]

Они о структуре почти ничего не скажут. Спектры помогут сказать, какие интермедитаты реализуются из сравнения с расчетом. По какому пути идет реакция

Эт если расчетный ИК будет сравним с экспериментальным. Не вы ли говорили что добиться совпадения теории и практики в ИК спектрах это искусство?

[VTur]

Тогда, что требуется от расчета? Чтобы просто был?

Народ и так считает всякую бяку

[ Post made via Android ]

[Cherep]

Прежде чем консультировать по расчётам, важно выслушать мнение на основе каких литературных аналогий был нарисован тот или иной интермедиат.

Интуитивно могу представить, что поскольку 8-ми членный цикл получается селективно, то структура А или что-то подобное имеет право на существование. Но почему через атом азота, а не более нуклеофильный атом кислорода?

Какие есть доказательства строения 8-ми членного цикла?

[Гесс]

Но почему через атом азота, а не более нуклеофильный атом кислорода?

Какого кислорода?

Какие есть доказательства строения 8-ми членного цикла?

Собсно да, я как бы начал исходить из того что структуры исходников и продуктов установлены 100% и сомнения не вызывают.

[Osmate Kate]

Структуры установлены на основании комплекса спектральных данных: ИК, ЯМР 1Н и 13С, масс, для азоцина есть РСА и, если не ошибаюсь, корреляции, так что вполне достоверно. Про атом азота: считается, что происходит михаэлевское присоединение, что косвенно подтверждается на подобных системах (изучаемых на кафедре), когда в небольших количествах из реакционных смесей выделяют продукт N-винилирования (то есть алкин встает по азоту, а ранее имеющийся на азоте заместитель уходит или мигрирует в результате перегруппировки Стивенса). Из экспериментальных данных совершенно очевидна необходимость протона, например в сухом ацетонитриле реакция не идет и даже не начинается, если добавить несколько капель воды, процесс пойдет, в ДХМ можно провести реакцию дня за 3, в метаноле грубо говоря за день, но образуется 2 продукта (причем если верить ВЭЖХ, то сначала образуется азоцин и приблизительно, когда исходное израсходовано наполовину, начинает появляться пик продукта раскрытия). Трифторэтанол в этом плане хорошая штука - хороший донор протона, но слабый нуклеофил (поэтому не встраивается и не дает продуктов раскрытия). В бензоле все осмоляется и ничего выделить не удается, в этаноле получается смесь 4 компонентов (возможна переэтерификация алкина и образуются как 2 формы раскрытого, так и 2 формы азоцина). Кроме того если в ДХМ добавлять некоторое кол-во трифторэтанола, то процесс так же идет быстрее, но выход и селективность не меняются. То есть из всего понятно, что этот протон как-то участвует либо в стабилизации интермедиатов, либо еще каким-то образом.
Кроме ВЭЖХ хотели сделать УФ во времени, но спектры исходного и продукта накладываются, функциональные группы не меняются, поэтому такое исследование не информативно. Боюсь, что ИК в данном случае тоже не сильно поможет.

[Гесс]

Как вариант на первой стадии протон атакует ацетилендикарбоновую и получившийся винильный катион атакует неподеленную пару азота.
Если протон не отщепляется - продукт по схеме Б.
Аналогов не смотрел, это из серии "пальцем в небо".
Надо еще думать что из ДФТ хорошо описывает цвиттерионы и прочие системы с переносом заряда.

Расширение "по короткой стороне" думаю связано с тем что с этой стороны положительный заряд (вплоть до катиона) на СН2 группе (образующийся при расщеплении четвертичного амина либо пушпульно) стабилизируется гетероарилом, по типу бензила.

Я понимаю что прошу неслабо, но - экспериментов где X не равен Y проводились? Точнее структура продуктов известна? (кто из них к азоту а кто против или смесь).
С другими симметричными ацетиленами реакция идет быстрее или медленнее?

[amge]

протон атакует ацетилендикарбоновую и получившийся винильный катион атакует неподеленную пару азота.

Винильный катион, да еще с акцепторными заместителями, и даже не в кислой среде... Не верю!

[Гесс]

протон атакует ацетилендикарбоновую и получившийся винильный катион атакует неподеленную пару азота.

Винильный катион, да еще с акцепторными заместителями, и даже не в кислой среде... Не верю!

А мне че, мне не жалко фантазии разводить, всяко повеселее чем политика, космос и контрсиловые удары - я могу и наоборот сказку перевернуть:
Некислый протон внезапно присоединяется к неособо основному азоту, вышибает гетерильный катион, который ловит на себя тройную связь, которая превращается опять же в винильный катион с попрежнему акцепторными заметителями который на этот раз нацелен на несчастный амин, который потом выплюнет протон.

[tushkan4ik]

понимаю что прошу неслабо, но - экспериментов где X не равен Y проводились? Точнее структура продуктов известна? (кто из них к азоту а кто против или смесь).
С другими симметричными ацетиленами реакция идет быстрее или медленнее?

Да, еще проводились с метилпропиолатом там X=H, Y=СО2Ме и с ацетилацетиленом, X=H, Y=СОМе, там тоже получаются и азоцины и раскрытые. если акцепторных групп в алкине нет, то реакция не идет. соответственно расширение так же как и на схеме. к азоту получается водород в этом случае, а сложноэфирная к нижней СН2. время реакции меняется, считается ацетилацетилен более реакционноспособный, но он дорогой. боюсь соврать с точными цифрами, нет данных под рукой.

[Гесс]

Занятно....

Вы очевидно та самая коллега Osmate Kate. Умного пока ничего не скажу, но собственно моих или ваших предположений тут всяко мало, если вы хотите рассчет то надо считать. Вопрос скорее в том кто, на чем и чем это будет считать.

[Osmate Kate]

Занятно....

Вы очевидно та самая коллега Osmate Kate. Умного пока ничего не скажу, но собственно моих или ваших предположений тут всяко мало, если вы хотите рассчет то надо считать. Вопрос скорее в том кто, на чем и чем это будет считать.

Наконец-то информация из первых рук)))
Изначально был вопрос какие данные нужны для расчетов и, действительно, кто, чем и на чем (?)
может найдутся заинтересованные?

[Гесс]

Я - нет. Я проявляю интерес пока он не сопровожден ответственностью. У меня проектов которые были интересными, а теперь повисли мертвым грузом - никаких пальцев нехватит посчитать.

Что еще полезно для расчета - гм... С одной стороны собрано немало, с другой стороны фиг его знает как это привязать. Влияние температуры можно наверное привязать, особенно если она влияет.