مطالعه نظری سازوکار انتقال پروتون و گونه‌های توتومری ترکیب تری‌تیوسیانوریک اسید در حضور ترکیب‌های خوشه‌ای آب و متانول از این ترکیب

زکریانژاد, محمد; مکی آبادی, بتول

doi:10.22036/cr.2020.208614.1099

مطالعه نظری سازوکار انتقال پروتون و گونه‌های توتومری ترکیب تری‌تیوسیانوریک اسید در حضور ترکیب‌های خوشه‌ای آب و متانول از این ترکیب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ هیئت علمی دانشگله پیام نور سیرجان

² دانشکده شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سیرجان

10.22036/cr.2020.208614.1099

چکیده

در این تحقیق فرایند توتومریزاسیون تیون-تیول در ترکیب تری تیو سیانوریک اسید (TCA) به طور مستقیم و با کمک مولکولهای آب و متانول با استفاده از روش B3LYP و مجموعه پایه 6-311++G(2d,2p) در فاز گازی مورد مطالعه قرار گرفته است. پارامترهای ساختاری، انرژیهای برهمکنش، پیوندهای هیدروژنی، نتایج محاسبات فرکانسی و آنالیز بار در ساختارهای گوناگون بررسی شد. جهت بررسی اثر ساختار و تعداد مولکولهای آب و متانول بر سطوح انرژی پتانسیل کمپلکس ها، مراحل انتقال پروتون در حضور یک و دو مولکول آب و متانول مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داده است که فرمهای تیونی از پایداری نسبی بیشتری نسبت به فرمهای تیولی برخوردارند. همچنین، انرژی پایداری کمپلکسها و سد انرژی در حضور مولکولهای آب و متانول به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. پایداری مراحل انتقال پروتون از لحاظ سنتیکی و ترمودینامیکی بررسی شد. مناسب ترین مرحله انتقال پروتون از لحاظ سینیتیکی مربوط به مرحله سوم انتقال پروتون در حضور یک مولکول متانول می باشد. از لحاظ ترمودینامیکی، مناسب ترین مرحله انتقال پروتون مستقیم نیز مرحله سوم می باشد. فرایند کلی انتقال پروتون یک فرایند گرما گیر و غیر خودبخودی است. مراحل انتقال پروتون مستقیم در فاز محلول در حضور حلالهای آب و متانول نیز بررسی شد.

چکیده تصویری

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Theoretical study of proton transfer and tautomerization mechanisem in trithiocyanuric acid in the presence of water and methanole clusters

نویسندگان [English]

Mohammad Zakarianezhad ¹
Batoul Makiabadi ²

¹ هیئت علمی

² Associate Professor-Physical Chemistry Department of Chemical Engineering, Sirjan University of Technology

چکیده [English]

In this research, the thion-thiol tautomerism of trithiocyanuric (TCA) acid has been studied using B3LYP methods with 6-311++G(d,p) and 6-311++G(2d,2p) basis sets. Trithiocyanuric acid (TCA), with three proton transfer steps, becomes to the final product (TCA4) containing three thiol bonds. In order to study the effect of structure and number of solvent molecules on potential energy surfaces, all three proton steps evaluated in the presence of one and two water or methanol molecules. Results indicated that three proton transfer processes are endothermic both in gas phase and in the presence of solvent molecules. So, the thion forms (reactants) are more stable than the thiol forms (products). Also, the first step proton transfer is the most unfavorable both dynamically and thermodynamically. The stabilization energy of all complexes and the energy barrier are reduced significantly in the presence of solvent molecules. In all cases, TCA1 is the most stable one in all reactants and products' structure. Overall proton transfer process is an endothermic and none-spontaneous process producing an unstable structure (TCA4)

کلیدواژه‌ها [English]

Trithiocyanuric acid
Tautomerization
Theoretical study
Proton transfer

مراجع

1) O. F. Mohammed, D. Pines, E. T. J. Nibbering, E. Pines Angew Chem Int Ed, 46, 1458 (2007).

2) K. Faxen, G. Gilderson, P. Adelroth, P. Brzezinski, Nature, 437,286 (2005).

3) S. Hay, C. R. Pudney, T. A. McGrory, J. Pang, M. J. Sutcliffe, N. S. Scrutton, Angew Chem Int Ed, 48,1452 (2009).

4) S. Xu, J. M Niles. K. H. Bowen, Jr. Bowen, J. Chem. Phys, 119, 10696 (2003).

5) M. Hanus, F. Ryjacek, M. Kabelak, T. Kubar, T.V. Bogdam, S.A. Trygubenko, P. Hobza, J. Amr. Chem.Soc, 125, 7678 (2003).

6) K.T. Lee, J. Sung, K. J. Lee, S. K. Kim, Y. D. Park, J.Chem. Phys, 116, 8251 (2002).

7) S. Scheiner, T. Kar, J. Pattanayak, J. Am. Chem. Soc. 124, 13257 (2002).

8) E. G. Robertson, J. P Simons, Phys.Chem. Phys, 3, 1 (2001).

9) A. Gutberlet, G.Schwaab, Ö. Birer, M. Masia, A. Kaczmarek, H. Forbert, M. Havenith, Science, 324, 1545 (2009).

10) P. A. Giguere, S. Turrell, J. Am. Chem. Soc, 102, 5473 (1980).

11) A. M. Elena, S. Meloni, G. Ciccotti, J Phys Chem A, 117, 13039 (2013).

12) N. Osaka , M. Ishitsuka, T. Hiaki, Journal of Molecular Structure, 921, 144 (2009).

13) P. R. Varadwaj, A. Varadwaj, H. M. Marques, Scientific Reports, 9,10650 (2019).

14) Y. Karpenko, L. Omelyanchik, T. Panasenko, Chem. Chem. Technol, 12, 419 (2018).

15) M. Ni, H. Fang, Chemical Papers, 73, 1561 (2019).

16) M. Kucharski, E. Chmiel-Szukiewicz, J. Appl. Poly. Sci, 76, 439 (2000).

17) M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K.N. Kudin, V.N. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. M. Millam, M. Klene, J. E. Knox, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniels, O. Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, D. J. Fox, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2009.

18) S. F. Boys, F. Bernardi, Mol Phys, 19, 553 (1970).

19) F. Biegler-Knig, J. Schnbohm, D. Bayles, J Comput Chem, 22, 545 (2001).