Поступило в редакцию: Февраль 2021
УДК 547.538.141: 544.18
Fluorine Notes, 2021, 135, 3-4
Расчет механизма взаимодействия комплексного катализатора HF-BF3 с п-метилстиролом в толуоле стехиометрического состава 1:1:1 методом AB INITIO
1 В.А. Бабкин, 1 Д. С. Андреев, 1А.В. Игнатов, 2 В.С. Белоусова, 3,4 Е.С. Титова, 3А.И. Рахимов, 5В.Т.Фомичёв
1Себряковский филиал Волгоградского государственного технического университета, 403343 Волгоградская область, Михайловка, ул. Мичурина, 2, e-mail: babkin_v.a@mail.ru
2Первый Московский государственный медицинский университет, имени И.М. Сеченова 119991, ул. Трубецкая, 8, корпус 2,     
 desdemosha@mail.ru 
3Волгоградский государственный технический университет, 400005, Волгоград, проспект Ленина, 28, e-mail:     
 organic@vstu.ru 
4Волгоградский государственный медицинский университет,40013, Волгоград,пл. Павших Борцов, 1 e-mail: 
    titova051@rambler.ru 
5Институт архитектуры и строительства ВолгГТУ, 400074, Волгоград, ул. Академическая,1
Аннотация: Впервые выполнено квантово-химическое изучение механизма инициирования мономера катионной полимеризации п-метилстирола в присутствии комплексного катализатора фторид бора – фтористый водород в толуоле стехиометрического состава 1:1:1 методом ab initio. Показано, что величина энергии активации этой реакции составляет 76 кДж/моль, а тепловой эффект равен 0 кДж/моль.
Ключевые слова: п-метилстирол, механизм инициирования, катализатор фторид бора – фтористый водород, толуол, тепловой эффект реакции, метод ab initio.
Введение
До настоящего времени остаётся неизученным целый ряд важных фундаментальных вопросов, касающихся механизмов элементарных актов катионной полимеризации п-метилстирола: инициирования, роста и обрыва цепи в присутствии комплексного катализатора BF3 ∙ HF в толуоле. Поэтому целью настоящей работы является изучение механизма инициирования п-метилстирола в присутствии этого комплексного катализатора путем расчёта реакции взаимодействия мономера и инициатора вдоль координаты RC1-H20 в толуоле стехиометрического состава 1:1:1 (в рамках молекулярной модели).
Методическая часть
Изучался механизм инициирования мономера катионной полимеризации п-метилстирола в присутствии комплексного катализатора BF3 ∙ HF в толуоле со стехиометрическим составом смеси 1:1:1. В качестве координаты реакции было выбрано расстояние между атомами C(1) и H(20). Расчет выполнялся квантовохимическим методом ab initio RHF/6-311G** [1] с оптимизацией геометрии по всем параметрам градиентным методом, встроенным в программу Firefly [2], основанную на исходном коде GAMESS [1, 3]. Метод был выбран в связи с тем, что он достаточно точно позволяет рассчитать энергетические барьеры реакции и определить активные центры [3]. Расчеты выполнялись в приближении изолированной молекулы в толуоле в рамках молекулярной модели. Механизм инициирования п-метилстирола выполнялся по методике, подробно описанной в работе [4] и применённой в работах [5-8]. Для визуального представления молекулы использовалась программа MacMolPlt [9].
Результаты расчетов
Результаты расчетов изменения длин связей вдоль пути взаимодействия, валентных углов, зарядов на атомах молекулярной системы в процессе взаимодействия п-метилстирола и катализатора BF3 ∙ HF в толуоле стехиометрического состава 1:1:1 представлены в табл. 1-3.
На рис. 1 показано геометрическое и электронное строение исходной модели п-метилстирола. На рис. 2 представлена конечная структура взаимодействия катализатора с п-метилстиролом; на рис. 3 – энергетический профиль данного взаимодействия. На рис. 4 – изменение зарядов на атомах, непосредственно участвовавших во взаимодействии комплексного катализатора HF·BF3 с п-метилстиролом.
Атомы C(1), C(2), H(20), F(21) и B(22) непосредственно участвуют в стадии инициирования полимеризации. Проанализируем изменение зарядов на этих атомах вдоль выбранной координаты реакции.
На стадии координации (стадия 1-я, ступени 1-7) заряд на атоме C(1) меняется с -0,209 до -0,245, на стадии формирования активного центра АЦ (стадия 2-я, ступени 8-17) – с -0,257 до -0,351, на стадии формирования конечного продукта (стадия 3-я, ступени 18-21) – с -0,369 до -0,245.
На 1-й стадии заряд на атоме C(2) меняется с -0,174 до -0,178, на 2-й стадии – с -0,173 до -0,075, на 3-й стадии – с -0,022 до 0,110.
На стадии координации заряд на атоме H(20) меняется с 0,325 до 0,329, на стадии формирования АЦ – с 0,366 до 0,407, на стадии формирования конечного продукта – с 0,416 до 0,195.
На 1-й стадии заряд на атоме F(21) меняется с -0,334 до -0,351, на 2-й стадии – с -0,356 до -0,440, на 3-й стадии – с -0,441 до -0,472.
На стадии координации заряд на атоме B(22) меняется с 0,816 до 0,821, на стадии формирования АЦ – с 0,823 до 0,847, на стадии формирования конечного продукта – с 0,860 до 0,866.
Заряды на атоме толуола (C(26)-C(32) и H(33)-H(40)) вдоль координаты реакции менялись в следующих диапазонах: для C(26)-C(32) – от -0,175 до -0,172, для H(33)-H(40) – от 0,118 до 0,148. В процессе реакции происходит одновременный разрыв связей F(21)-H(20) и превращение C(1)-C(2) π-связи (двойной) в σ-связь (одинарную) и формирование новой связи – C(1)-H(20) и противоиона [BF3 ∙ OH]– (рис. 2).
Рассчитанная величина энергия активации реакции составила 76 кДж/моль, а тепловой эффект – 0 кДж/моль.
Таким образом, изменение зарядов на атомах, поведение фрагментов реакции, разрыв и формирование новых связей в изучаемой реакции свидетельствуют о том, что она идёт по схеме согласованных взаимодействий.

Рисунок 1. Структура исходной модели комплексного катализатора HF·BF3 с п-метилстиролом в толуоле стехиометрического состава 1:1:1.

Рисунок 2. Конечная структура взаимодействия комплексного катализатора H2O·BF3 с п-метилстиролом в толуоле стехиометрического состава 1:1:1.

Рисунок 3. Изменение общей энергии (E, кДж/моль) в процессе взаимодействия комплексного катализатора H2O·BF3 с п-метилстиролом в толуолестехиометрического состава 1:1:1 (1-21 – ступени взаимодействия).

Рисунок 4. Изменение зарядов (Q) на атомах C(1), C(2), H(20) и F(21) вдоль координаты изучаемой реакции (1-21 – номер ступени).
Таблица 1. Изменение длин связей вдоль пути взаимодействия комплексного катализатора HF BF3 с п-метилстиролом в толуоле при стехиометрическом составе 1:1:1.
| номер ступени | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 
| C(2)-C(1) | 1,32 | 1,32 | 1,33 | 1,33 | 1,33 | 1,33 | 1,33 | 1,33 | 1,33 | 1,33 | 
| H(3)-C(2) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(4)-C(1) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(5)-C(1) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| C(6)-C(11) | 1,39 | 1,39 | 1,40 | 1,40 | 1,40 | 1,40 | 1,40 | 1,40 | 1,40 | 1,40 | 
| C(6)-C(2) | 1,48 | 1,48 | 1,48 | 1,48 | 1,48 | 1,48 | 1,48 | 1,48 | 1,48 | 1,48 | 
| C(7)-C(6) | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 
| C(8)-C(7) | 1,38 | 1,38 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 
| C(9)-C(8) | 1,39 | 1,39 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 
| C(10)-C(9) | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 
| C(11)-C(10) | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 
| H(12)-C(7) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(13)-C(8) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(14)-C(10) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(15)-C(11) | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 
| C(16)-C(9) | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 
| H(17)-C(16) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(18)-C(16) | 1,08 | 1,08 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 
| H(19)-C(16) | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 
| H(20)-F(21) | 0,90 | 0,90 | 0,90 | 0,90 | 0,90 | 0,90 | 0,91 | 0,91 | 0,91 | 0,91 | 
| H(20)-C(1) | 3,10 | 3,00 | 2,90 | 2,80 | 2,70 | 2,60 | 2,50 | 2,40 | 2,30 | 2,20 | 
| B(22)-F(21) | 2,43 | 2,42 | 2,41 | 2,41 | 2,40 | 2,41 | 2,39 | 2,38 | 2,37 | 2,36 | 
| F(23)-B(22) | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,31 | 1,31 | 1,31 | 1,31 | 1,31 | 
| F(24)-B(22) | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 
| F(25)-B(22) | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 
| C(26)-C(31) | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 
| C(27)-C(26) | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 
| C(28)-C(27) | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 
| C(29)-C(28) | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 
| C(30)-C(29) | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 
| C(31)-C(30) | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,39 | 
| C(32)-C(26) | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 
| H(33)-C(27) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(34)-C(28) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(35)-C(29) | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 
| H(36)-C(30) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,07 | 
| H(37)-C(31) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(38)-C(32) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(39)-C(32) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(40)-C(32) | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 
Продолжение Таблицы 1.
| номер ступени | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 
| C(2)-C(1) | 1,33 | 1,33 | 1,33 | 1,33 | 1,33 | 1,33 | 1,33 | 1,34 | 1,46 | 1,47 | 1,47 | 
| H(3)-C(2) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 
| H(4)-C(1) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(5)-C(1) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| C(6)-C(11) | 1,40 | 1,39 | 1,40 | 1,39 | 1,40 | 1,39 | 1,40 | 1,40 | 1,42 | 1,42 | 1,42 | 
| C(6)-C(2) | 1,48 | 1,48 | 1,48 | 1,48 | 1,48 | 1,48 | 1,47 | 1,47 | 1,40 | 1,40 | 1,39 | 
| C(7)-C(6) | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,41 | 1,41 | 1,41 | 
| C(8)-C(7) | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 
| C(9)-C(8) | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 
| C(10)-C(9) | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,40 | 1,41 | 1,41 | 1,41 | 
| C(11)-C(10) | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,36 | 1,36 | 1,36 | 
| H(12)-C(7) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 
| H(13)-C(8) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 
| H(14)-C(10) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 
| H(15)-C(11) | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 
| C(16)-C(9) | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,50 | 1,50 | 1,50 | 
| H(17)-C(16) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(18)-C(16) | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,08 | 1,09 | 1,09 | 
| H(19)-C(16) | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 
| H(20)-F(21) | 0,91 | 0,92 | 0,92 | 0,93 | 0,94 | 0,95 | 0,97 | 1,06 | 2,51 | 2,52 | 2,51 | 
| H(20)-C(1) | 2,10 | 2,00 | 1,90 | 1,80 | 1,70 | 1,60 | 1,50 | 1,40 | 1,30 | 1,20 | 1,10 | 
| B(22)-F(21) | 2,34 | 2,33 | 2,30 | 2,29 | 2,26 | 2,22 | 2,15 | 1,72 | 1,41 | 1,41 | 1,41 | 
| F(23)-B(22) | 1,31 | 1,31 | 1,31 | 1,31 | 1,31 | 1,31 | 1,31 | 1,34 | 1,42 | 1,42 | 1,42 | 
| F(24)-B(22) | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,31 | 1,33 | 1,36 | 1,36 | 1,36 | 
| F(25)-B(22) | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,30 | 1,32 | 1,37 | 1,37 | 1,37 | 
| C(26)-C(31) | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 
| C(27)-C(26) | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 
| C(28)-C(27) | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 
| C(29)-C(28) | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 
| C(30)-C(29) | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 
| C(31)-C(30) | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,38 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 
| C(32)-C(26) | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 1,51 | 
| H(33)-C(27) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(34)-C(28) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 
| H(35)-C(29) | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 
| H(36)-C(30) | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(37)-C(31) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(38)-C(32) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 
| H(39)-C(32) | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 
| H(40)-C(32) | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 
Таблица 2. Изменение валентных углов вдоль координаты взаимодействия комплексного катализатора H2O·BF3 с п-метилстиролом в толуоле при стехиометрическом составе 1:1:1.
| номер ступени | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 
| H(3)-C(2)-C(1) | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 
| H(4)-C(1)-C(2) | 121 | 121 | 121 | 120 | 120 | 120 | 121 | 121 | 121 | 121 | 
| H(5)-C(1)-C(2) | 123 | 123 | 123 | 123 | 123 | 123 | 123 | 123 | 122 | 123 | 
| C(6)-C(11)-C(10) | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 
| C(6)-C(2)-C(1) | 127 | 127 | 127 | 127 | 127 | 127 | 127 | 127 | 127 | 127 | 
| C(7)-C(6)-C(11) | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 
| C(8)-C(7)-C(6) | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 
| C(9)-C(8)-C(7) | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 
| C(10)-C(9)-C(8) | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 
| C(11)-C(10)-C(9) | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 
| H(12)-C(7)-C(6) | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 
| H(13)-C(8)-C(7) | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 
| H(14)-C(10)-C(9) | 120 | 120 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 
| H(15)-C(11)-C(10) | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 
| C(16)-C(9)-C(8) | 121 | 121 | 122 | 122 | 122 | 122 | 122 | 122 | 122 | 122 | 
| H(17)-C(16)-C(9) | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 
| H(18)-C(16)-C(9) | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 
| H(19)-C(16)-C(9) | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 
| H(20)-F(21)-B(22) | 123 | 123 | 122 | 122 | 123 | 122 | 122 | 122 | 122 | 122 | 
| H(20)-C(1)-C(2) | 69 | 69 | 70 | 72 | 72 | 74 | 74 | 75 | 77 | 79 | 
| F(23)-B(22)-F(21) | 91 | 91 | 91 | 91 | 91 | 91 | 91 | 91 | 91 | 91 | 
| F(24)-B(22)-F(21) | 92 | 92 | 92 | 92 | 92 | 92 | 92 | 92 | 93 | 93 | 
| F(25)-B(22)-F(21) | 94 | 94 | 94 | 94 | 94 | 94 | 94 | 94 | 94 | 94 | 
| C(26)-C(31)-C(30) | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 
| C(27)-C(26)-C(31) | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 
| C(28)-C(27)-C(26) | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 
| C(29)-C(28)-C(27) | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 
| C(30)-C(29)-C(28) | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 
| C(31)-C(30)-C(29) | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 
| C(32)-C(26)-C(31) | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 
| H(33)-C(27)-C(26) | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 
| H(34)-C(28)-C(27) | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 
| H(35)-C(29)-C(28) | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 121 | 121 | 121 | 121 | 
| H(36)-C(30)-C(29) | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 
| H(37)-C(31)-C(30) | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 120 | 119 | 119 | 119 | 119 | 
| H(38)-C(32)-C(26) | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 
| H(39)-C(32)-C(26) | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 
| H(40)-C(32)-C(26) | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 
Продолжение Таблицы 2.
| номер ступени | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 
| H(3)-C(2)-C(1) | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 117 | 115 | 115 | 116 | 
| H(4)-C(1)-C(2) | 121 | 121 | 120 | 121 | 120 | 120 | 120 | 120 | 112 | 111 | 110 | 
| H(5)-C(1)-C(2) | 122 | 122 | 123 | 122 | 122 | 122 | 122 | 122 | 117 | 116 | 115 | 
| C(6)-C(11)-C(10) | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 120 | 120 | 120 | 
| C(6)-C(2)-C(1) | 127 | 127 | 127 | 127 | 127 | 127 | 127 | 128 | 128 | 128 | 128 | 
| C(7)-C(6)-C(11) | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 119 | 119 | 119 | 119 | 
| C(8)-C(7)-C(6) | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 120 | 120 | 120 | 
| C(9)-C(8)-C(7) | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 120 | 120 | 120 | 
| C(10)-C(9)-C(8) | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 120 | 120 | 120 | 
| C(11)-C(10)-C(9) | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 120 | 
| H(12)-C(7)-C(6) | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 119 | 119 | 119 | 
| H(13)-C(8)-C(7) | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 120 | 120 | 120 | 
| H(14)-C(10)-C(9) | 119 | 120 | 119 | 119 | 119 | 120 | 120 | 120 | 119 | 119 | 119 | 
| H(15)-C(11)-C(10) | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 120 | 120 | 
| C(16)-C(9)-C(8) | 122 | 122 | 122 | 122 | 122 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 
| H(17)-C(16)-C(9) | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 112 | 112 | 112 | 
| H(18)-C(16)-C(9) | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 110 | 110 | 
| H(19)-C(16)-C(9) | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 110 | 110 | 110 | 
| H(20)-F(21)-B(22) | 122 | 122 | 122 | 123 | 123 | 123 | 124 | 123 | 148 | 148 | 148 | 
| H(20)-C(1)-C(2) | 80 | 81 | 83 | 85 | 87 | 89 | 90 | 88 | 99 | 102 | 103 | 
| F(23)-B(22)-F(21) | 92 | 92 | 92 | 92 | 93 | 93 | 94 | 100 | 106 | 106 | 106 | 
| F(24)-B(22)-F(21) | 93 | 93 | 93 | 93 | 94 | 94 | 95 | 101 | 110 | 110 | 110 | 
| F(25)-B(22)-F(21) | 94 | 94 | 94 | 94 | 94 | 95 | 95 | 102 | 109 | 109 | 109 | 
| C(26)-C(31)-C(30) | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 
| C(27)-C(26)-C(31) | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 
| C(28)-C(27)-C(26) | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 
| C(29)-C(28)-C(27) | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 
| C(30)-C(29)-C(28) | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 
| C(31)-C(30)-C(29) | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 
| C(32)-C(26)-C(31) | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 
| H(33)-C(27)-C(26) | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 119 | 119 | 119 | 
| H(34)-C(28)-C(27) | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 
| H(35)-C(29)-C(28) | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 121 | 120 | 120 | 120 | 
| H(36)-C(30)-C(29) | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 
| H(37)-C(31)-C(30) | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 120 | 120 | 120 | 
| H(38)-C(32)-C(26) | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 
| H(39)-C(32)-C(26) | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 
| H(40)-C(32)-C(26) | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 111 | 
Таблица 3. Изменение зарядов вдоль пути взаимодействия комплексного катализатора H2O·BF3 с п-метилстиролом в толуоле стехиометрического состава 1:1:1.
| Атом | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 
| C(1) | -0,209 | -0,212 | -0,214 | -0,220 | -0,226 | -0,238 | -0,245 | -0,257 | -0,270 | -0,290 | 
| C(2) | -0,174 | -0,178 | -0,177 | -0,177 | -0,178 | -0,177 | -0,178 | -0,173 | -0,168 | -0,152 | 
| H(3) | 0,119 | 0,120 | 0,118 | 0,119 | 0,121 | 0,121 | 0,123 | 0,124 | 0,124 | 0,122 | 
| H(4) | 0,134 | 0,136 | 0,143 | 0,144 | 0,146 | 0,156 | 0,157 | 0,159 | 0,161 | 0,167 | 
| H(5) | 0,105 | 0,106 | 0,105 | 0,107 | 0,108 | 0,108 | 0,110 | 0,112 | 0,114 | 0,116 | 
| C(6) | -0,054 | -0,053 | -0,062 | -0,059 | -0,058 | -0,061 | -0,060 | -0,060 | -0,061 | -0,065 | 
| C(7) | -0,068 | -0,067 | -0,056 | -0,056 | -0,056 | -0,055 | -0,054 | -0,052 | -0,051 | -0,046 | 
| C(8) | -0,090 | -0,090 | -0,084 | -0,084 | -0,084 | -0,084 | -0,083 | -0,083 | -0,083 | -0,084 | 
| C(9) | -0,120 | -0,120 | -0,123 | -0,122 | -0,122 | -0,122 | -0,122 | -0,122 | -0,121 | -0,121 | 
| C(10) | -0,084 | -0,084 | -0,086 | -0,086 | -0,086 | -0,086 | -0,086 | -0,086 | -0,086 | -0,086 | 
| C(11) | -0,064 | -0,064 | -0,060 | -0,061 | -0,061 | -0,060 | -0,060 | -0,060 | -0,060 | -0,057 | 
| H(12) | 0,104 | 0,105 | 0,100 | 0,101 | 0,102 | 0,103 | 0,104 | 0,104 | 0,104 | 0,100 | 
| H(13) | 0,088 | 0,088 | 0,087 | 0,087 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,089 | 
| H(14) | 0,086 | 0,086 | 0,086 | 0,086 | 0,087 | 0,087 | 0,087 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 
| H(15) | 0,092 | 0,092 | 0,091 | 0,092 | 0,092 | 0,092 | 0,093 | 0,093 | 0,094 | 0,094 | 
| C(16) | -0,177 | -0,177 | -0,177 | -0,177 | -0,177 | -0,177 | -0,177 | -0,177 | -0,177 | -0,177 | 
| H(17) | 0,100 | 0,099 | 0,095 | 0,095 | 0,095 | 0,095 | 0,095 | 0,095 | 0,096 | 0,096 | 
| H(18) | 0,098 | 0,098 | 0,106 | 0,106 | 0,106 | 0,107 | 0,107 | 0,107 | 0,108 | 0,108 | 
| H(19) | 0,114 | 0,114 | 0,110 | 0,110 | 0,111 | 0,110 | 0,110 | 0,110 | 0,111 | 0,110 | 
| H(20) | 0,346 | 0,348 | 0,349 | 0,351 | 0,354 | 0,356 | 0,360 | 0,366 | 0,372 | 0,378 | 
| F(21) | -0,334 | -0,336 | -0,338 | -0,340 | -0,344 | -0,347 | -0,351 | -0,356 | -0,362 | -0,368 | 
| B(22) | 0,816 | 0,818 | 0,815 | 0,817 | 0,818 | 0,820 | 0,821 | 0,823 | 0,825 | 0,822 | 
| F(23) | -0,288 | -0,288 | -0,288 | -0,288 | -0,289 | -0,290 | -0,291 | -0,292 | -0,293 | -0,292 | 
| F(24) | -0,273 | -0,274 | -0,274 | -0,275 | -0,275 | -0,274 | -0,274 | -0,275 | -0,276 | -0,278 | 
| F(25) | -0,263 | -0,263 | -0,263 | -0,263 | -0,264 | -0,264 | -0,265 | -0,265 | -0,266 | -0,266 | 
| C(26) | -0,123 | -0,124 | -0,123 | -0,123 | -0,123 | -0,118 | -0,118 | -0,118 | -0,118 | -0,116 | 
| C(27) | -0,098 | -0,098 | -0,098 | -0,099 | -0,100 | -0,100 | -0,100 | -0,100 | -0,101 | -0,100 | 
| C(28) | -0,088 | -0,088 | -0,087 | -0,087 | -0,087 | -0,087 | -0,087 | -0,087 | -0,087 | -0,083 | 
| C(29) | -0,130 | -0,130 | -0,126 | -0,126 | -0,125 | -0,126 | -0,126 | -0,125 | -0,124 | -0,127 | 
| C(30) | -0,100 | -0,100 | -0,100 | -0,099 | -0,096 | -0,097 | -0,095 | -0,093 | -0,091 | -0,093 | 
| C(31) | -0,099 | -0,099 | -0,104 | -0,104 | -0,105 | -0,108 | -0,108 | -0,109 | -0,110 | -0,114 | 
| C(32) | -0,175 | -0,175 | -0,174 | -0,174 | -0,174 | -0,175 | -0,175 | -0,174 | -0,174 | -0,174 | 
| H(33) | 0,089 | 0,089 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,087 | 0,087 | 0,087 | 0,087 | 0,087 | 
| H(34) | 0,099 | 0,098 | 0,098 | 0,097 | 0,097 | 0,096 | 0,096 | 0,096 | 0,096 | 0,095 | 
| H(35) | 0,118 | 0,118 | 0,117 | 0,118 | 0,117 | 0,115 | 0,115 | 0,115 | 0,114 | 0,110 | 
| H(36) | 0,105 | 0,105 | 0,106 | 0,106 | 0,106 | 0,106 | 0,106 | 0,107 | 0,107 | 0,112 | 
| H(37) | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,087 | 0,088 | 
| H(38) | 0,100 | 0,100 | 0,100 | 0,100 | 0,099 | 0,098 | 0,098 | 0,097 | 0,097 | 0,097 | 
| H(39) | 0,096 | 0,096 | 0,096 | 0,096 | 0,096 | 0,097 | 0,097 | 0,097 | 0,097 | 0,097 | 
| H(40) | 0,114 | 0,114 | 0,114 | 0,114 | 0,114 | 0,113 | 0,113 | 0,113 | 0,113 | 0,113 | 
Продолжение Таблицы 3.
| Атом | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 
| C(1) | -0,303 | -0,315 | -0,328 | -0,338 | -0,347 | -0,350 | -0,351 | -0,369 | -0,288 | -0,268 | -0,245 | 
| C(2) | -0,146 | -0,138 | -0,127 | -0,116 | -0,101 | -0,090 | -0,075 | -0,022 | 0,119 | 0,115 | 0,110 | 
| H(3) | 0,124 | 0,125 | 0,124 | 0,125 | 0,124 | 0,126 | 0,129 | 0,147 | 0,242 | 0,239 | 0,237 | 
| H(4) | 0,168 | 0,170 | 0,174 | 0,174 | 0,176 | 0,176 | 0,177 | 0,186 | 0,181 | 0,172 | 0,165 | 
| H(5) | 0,118 | 0,121 | 0,123 | 0,126 | 0,128 | 0,130 | 0,132 | 0,138 | 0,118 | 0,112 | 0,106 | 
| C(6) | -0,067 | -0,070 | -0,075 | -0,080 | -0,086 | -0,091 | -0,099 | -0,133 | -0,213 | -0,211 | -0,211 | 
| C(7) | -0,046 | -0,044 | -0,042 | -0,040 | -0,038 | -0,035 | -0,031 | -0,008 | 0,067 | 0,069 | 0,069 | 
| C(8) | -0,083 | -0,084 | -0,084 | -0,084 | -0,084 | -0,085 | -0,085 | -0,088 | -0,113 | -0,111 | -0,110 | 
| C(9) | -0,120 | -0,120 | -0,119 | -0,118 | -0,117 | -0,116 | -0,114 | -0,105 | -0,054 | -0,054 | -0,053 | 
| C(10) | -0,086 | -0,086 | -0,086 | -0,087 | -0,087 | -0,088 | -0,088 | -0,092 | -0,114 | -0,114 | -0,115 | 
| C(11) | -0,057 | -0,057 | -0,054 | -0,054 | -0,050 | -0,049 | -0,046 | -0,032 | 0,021 | 0,022 | 0,023 | 
| H(12) | 0,101 | 0,101 | 0,100 | 0,101 | 0,100 | 0,101 | 0,103 | 0,112 | 0,181 | 0,178 | 0,178 | 
| H(13) | 0,089 | 0,090 | 0,090 | 0,090 | 0,091 | 0,091 | 0,092 | 0,097 | 0,119 | 0,119 | 0,119 | 
| H(14) | 0,088 | 0,089 | 0,089 | 0,090 | 0,090 | 0,091 | 0,092 | 0,095 | 0,108 | 0,108 | 0,108 | 
| H(15) | 0,095 | 0,095 | 0,096 | 0,096 | 0,097 | 0,098 | 0,099 | 0,103 | 0,120 | 0,122 | 0,123 | 
| C(16) | -0,178 | -0,178 | -0,178 | -0,178 | -0,178 | -0,178 | -0,178 | -0,180 | -0,186 | -0,186 | -0,186 | 
| H(17) | 0,096 | 0,096 | 0,096 | 0,096 | 0,097 | 0,097 | 0,098 | 0,101 | 0,118 | 0,118 | 0,118 | 
| H(18) | 0,108 | 0,108 | 0,109 | 0,109 | 0,110 | 0,110 | 0,111 | 0,113 | 0,122 | 0,124 | 0,125 | 
| H(19) | 0,111 | 0,111 | 0,111 | 0,112 | 0,112 | 0,113 | 0,114 | 0,118 | 0,136 | 0,135 | 0,135 | 
| H(20) | 0,385 | 0,392 | 0,398 | 0,404 | 0,406 | 0,407 | 0,407 | 0,416 | 0,207 | 0,202 | 0,195 | 
| F(21) | -0,375 | -0,383 | -0,391 | -0,400 | -0,410 | -0,423 | -0,440 | -0,441 | -0,471 | -0,472 | -0,472 | 
| B(22) | 0,825 | 0,828 | 0,829 | 0,832 | 0,834 | 0,839 | 0,847 | 0,860 | 0,866 | 0,866 | 0,866 | 
| F(23) | -0,294 | -0,295 | -0,297 | -0,299 | -0,301 | -0,305 | -0,311 | -0,364 | -0,471 | -0,470 | -0,470 | 
| F(24) | -0,278 | -0,279 | -0,280 | -0,282 | -0,283 | -0,285 | -0,290 | -0,326 | -0,389 | -0,389 | -0,389 | 
| F(25) | -0,267 | -0,268 | -0,269 | -0,270 | -0,272 | -0,274 | -0,278 | -0,316 | -0,412 | -0,412 | -0,411 | 
| C(26) | -0,117 | -0,117 | -0,116 | -0,116 | -0,115 | -0,115 | -0,116 | -0,117 | -0,122 | -0,121 | -0,121 | 
| C(27) | -0,101 | -0,101 | -0,101 | -0,101 | -0,101 | -0,101 | -0,102 | -0,103 | -0,124 | -0,121 | -0,121 | 
| C(28) | -0,084 | -0,085 | -0,084 | -0,085 | -0,085 | -0,086 | -0,087 | -0,090 | -0,113 | -0,111 | -0,112 | 
| C(29) | -0,125 | -0,126 | -0,128 | -0,128 | -0,128 | -0,129 | -0,130 | -0,132 | -0,123 | -0,124 | -0,124 | 
| C(30) | -0,089 | -0,088 | -0,089 | -0,088 | -0,088 | -0,087 | -0,086 | -0,094 | -0,093 | -0,093 | -0,093 | 
| C(31) | -0,114 | -0,114 | -0,115 | -0,115 | -0,115 | -0,115 | -0,115 | -0,114 | -0,109 | -0,110 | -0,109 | 
| C(32) | -0,174 | -0,174 | -0,175 | -0,174 | -0,175 | -0,175 | -0,175 | -0,174 | -0,171 | -0,172 | -0,172 | 
| H(33) | 0,086 | 0,086 | 0,086 | 0,086 | 0,086 | 0,086 | 0,085 | 0,085 | 0,084 | 0,084 | 0,084 | 
| H(34) | 0,095 | 0,095 | 0,095 | 0,095 | 0,095 | 0,094 | 0,094 | 0,094 | 0,125 | 0,125 | 0,125 | 
| H(35) | 0,109 | 0,108 | 0,107 | 0,107 | 0,107 | 0,107 | 0,108 | 0,115 | 0,150 | 0,148 | 0,148 | 
| H(36) | 0,112 | 0,112 | 0,114 | 0,115 | 0,115 | 0,116 | 0,118 | 0,125 | 0,100 | 0,099 | 0,099 | 
| H(37) | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,088 | 0,084 | 0,083 | 0,083 | 
| H(38) | 0,097 | 0,097 | 0,096 | 0,096 | 0,096 | 0,096 | 0,096 | 0,095 | 0,092 | 0,092 | 0,092 | 
| H(39) | 0,097 | 0,097 | 0,098 | 0,098 | 0,098 | 0,098 | 0,098 | 0,097 | 0,092 | 0,092 | 0,092 | 
| H(40) | 0,113 | 0,113 | 0,113 | 0,113 | 0,113 | 0,113 | 0,113 | 0,113 | 0,114 | 0,114 | 0,114 | 
Список литературы
- Цирельсон, В.Г., Квантовая химия. Молекулы, молекулярные системы и твердые тела. – Изд-во Бином, 2010, 422 с.
- Granovsky, A. A., Firefly version 8, 2013. http://classic.chem.msu.su/gran/firefly/index.html
- General Atomic and Molecular Electronic Structure System, M.W. Schmidt [and others], J.Comput.Chem. 1993, 14, 1347-1363.
- Potential Energy Surface of Interaction between Ethriolbicyclophosphite and Acetyl Chloride (Second Stage). V. A. Babkin [and others], Oxidation Communications, 2018, 41(2), 231-239.
- On the Mechanism of Cationic Polymerisation of P-Isopropylstyrene in the Presence of a Complex Catalyst Boron Fluoride-Water, V. A. Babkin [and others], Oxidation Communications, 2019, 42(1), 56-62.
- Квантово-химическое изучение механизма протонирования 2,3,4,5-тераметилстирола методом AB INITIO. В.А. Бабкин [и др.], Известия Волгоградского государственного технического университета, 2019, 5(228), 22-28.
- О механизме инициирования катионной полимеризации п-этилстирола в присутствии комплексного катализатора фторид бора – вода. Бабкин В.А. [и др.], Fluorine Notes, 2019, 3(124), 3-4.
- Quantum chemical investigation of the initiation mechanism of the cationic polymerisation of 4-methylpentene-1 with chloride–aluminum aquacomplex. V. A. Babkin [and others], Oxidation Communications, 2019, 42 (3), 275–281.
- MacMolPlt: A Graphical User Interface for GAMESS., B.M. Bode, M.S. Gordon, Journal of Molecular Graphics, 1998, 16, 133-138.
Статья рекомендована к публикации д.х.н. С.М. Игумновым
Fluorine Notes, 2021, 135, 3-4

