Материал: Фрейманис, Я. Ф. Химия енаминокетонов, енаминоиминов, енаминотионов

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

84

ГЛАВА

IV. СПЕКТРОСКОПИЯ

 

СОПРЯЖЕННЫХ ЕНАМИНОВ

 

О-

алкил

 

 

 

 

 

 

 

II

О

NHC4H,

 

 

310

(15000—20 000)

 

284 [216 и

 

[377,

63]

новые данные]

Сопоставление, подобное приведенному, возможно лишь для веществ с одинаковой я-электронной структурой, степенью алкилзамещения и для образцов, изученных в среде одинако­ вых растворителей.

ВЛИЯНИЕ л-ЭЛЕКТРОННОГО ЗАМЕСТИТЕЛЯ НА ДЛИНУ ВОЛНЫ ПЕРЕХОДА

Как уже отмечалось, спектры более сложных енаминов содер­ жат несколько полос. Кроме длинноволнового максимума в пог­ лощении фенилили винилзамещенных АВК появляется по меньшей мере еще одна или две полосы в области 220—270 нм. Эти полосы относятся в основном к переходам с участием бен­ зольных колец [380, 164].

Новые полосы появляются также в случае фенилзамещенных АВИ [164] и АВТК. Например, в спектре последних одна фенильная группа вызывает батохромный сдвиг длинноволно­ вой полосы по сравнению с алифатическими аналогами [544] более чем на 50 нм, и в ультрафиолетовой области спектра по­ является по крайней мере еще одна полоса [75].

При некотором выворачивании арильного или ариламинового заместителя из плоскости цепи —С= С—С= 0 данного карбо­ нильного соединения наблюдается значительная аддитивность

впоглощении отдельных хромофоров [179, 190, 460, 490]. Квантовохимический анализ эффекта я-электронных замести­

телей по методу 'Хюккеля проведен на

примере

АВК (I).

Для

расчета выбраны следующие системы:

одна 6-я-электронная

система (VI), четыре 8-я-электронные

системы

(VII—X),

три

12-я-электронные системы (XI—XIII) и одна 18-я-электронная система (XIV).

С использованием параметров, указанных в таблице 2, были определены собственные значения энергетических матриц при­ веденных я-систем и вычислены энергии оптических переходов в виде Д£ = пр0 [эв] [216]. В этом расчете не учитывался эф­ фект алкильных групп, имеющий место в реальных молекулах, взятых для сравнения.

1. ЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ЕНАМИНОВ

85.

vn 6

N\q^C\^^.0 -NsC^C\c /

XII

XIV

6

 

Для каждого типа л-систем (VI—XIV) в качестве примеров подбирались спектроскопические данные нескольких реальных молекул, всего для 25 АВК. Это: 2-аминопентен-2-он-4 (1) [63], 5,5-диметил-3-аминоциклогексен-2-он-1 [216] (2), 5,5-диметил- 3-бутиламиноциклогексен-2-он-1 [216] (3), 2-бутиламинопентен- 2-он-4 (4) [63], 1-амино-1 -фенил-2-этилгексен-1-он-3 (5) [433], 2-(а-аминобензаль)-циклогексанон-1 (6) [433], 2-(а-аминобен- заль) циклопентанон-1 (7) [496], 6-диэтиламиногексадиен-2-5-он- 4 (8) [328], 6-пиперидино-гексадиен-2,5-он-4 (9) [328], 5, 8, 9, 10-тетрагидро-6,7-бензакридон-5 (10) [374], 4-диэтиламиногек- садиен-3,5-он-2 (11) [328], 4-диэтил амино-5-метилгексадиен-3,5-

он-2 (12) [328], 1-диметиламинопентадиен-1,3-аль-5 (13) [599], 1-диэтиламино-1-метилпентадиен-1,3-аль-5 (14) [639], 1-диме- тиламино-1,2-диметилпентадиен-1,3-аль-5 (15) [639], 3-формил- 1,4-дигидропиридин (16) [151, 663], 5,5-диметил-З-анилиноцик-

логексен-2-он-1 (17) [328], 2-анилинопентен-2-он-4 (18) [689], 1-анилинобутен-1-он-3 (19) [328], 2-формилметилен-1-метилин- долйн (20) [460], 2-ацетилметилен-1-метилиндолин (21) [460], 1-фенил-1-морфолинобутен-1-он-3 (22) [380], 4-фенил-З-бензоил- тетрагидропиридин-А2 (23) [597], 1-амино-3-фенил-пропен-1-он-3 (24) [328], 2-морфолино-4-фенилбутен-2-он-1 [380].

Для полос электронных спектров АЕЭКСП= 0,1236-10~3v

А

[эв] [732]. Известные трудности в многоэлектронных системах (типы XI—XIV, где число л-электронов больше восьми) возни­ кают при отборе переходов и отнесении их к эксперименталь­ ным полосам поглощения, так как уровни энергий МО и энергии переходов расположены близко и их больше, чем наблюдаемых в эксперименте спектральных полос. В этом случае отнесение рассчитанного перехода к конкретной полосе в спектре енамина

86 ГЛАВА IV. СПЕКТРОСКОПИЯ СОПРЯЖЕННЫХ ЕНАМИНОВ

проведено исходя из ожидаемых вероятностей различных пере­ ходов для каждого соединения в отдельности [216].

Квантовохимический расчет описывает состояние изолирован­ ной молекулы. Поэтому следует отбирать такие эксперименталь­ ные данные, которые получены в условиях минимальных меж­ молекулярных взаимодействий, а именно если спектр снимался с использованием углеводородного растворителя. В случаях, когда спектры, приводимые по литературным данным, сняты с применением спиртовых растворов, расчеты проводились с уче­ том поправки на углеводородный растворитель.

Расчетные величины с экспериментальными данными сопо­ ставлены на рисунке 7. Налицо явная линейная корреляция. Характеристические точки группируются вокруг прямой с нак­ лоном, соответствующим для данного приближения спектроско­ пическому |5о = 3,36 эв.

На рис. 8 приведены некоторые энергетические уровни МОХ ряда винил- и фенилзамещенных АВК. При введении этих за­ местителей исходные фронтальные уровни системы АВК сбли­ жаются, остальные раздвигаются, и между ними помещаются

Рис. 7. Сопоставление расчетных энергий перехода со спектроскопическими

данными для 25 различных р-аминовинилкетонов. Номера точек соответст­ вуют номерам соединений в тексте.

1.

ЭЛЕКТРОННАЯ

СПЕКТРОСКОПИЯ

ЕНАМИНОВ

 

 

87

уровни,

 

по

 

локализации

 

 

 

 

электронной плотности соот­

 

 

 

 

ветствующие связям С=С

 

 

 

 

или

уровням

 

фенильных

 

 

 

 

групп (Ph). Оптически мо­

 

 

 

 

гут проявляться лишь пере­

 

 

 

 

ходы 1—1*, С= С^1*, РЬ->

 

 

 

 

-*-1*.

1-^С = С*

или 1-э-РЬ*.

 

 

 

 

Как видно

из

диаграммы,

 

 

 

 

переходы фенилзамещенных

 

 

 

 

соединений

с участием орби­

 

 

 

 

талей

заместителя

весьма

 

 

 

 

близки по энергиям, поэ­

 

 

 

 

тому часто

может

наблю­

 

 

 

 

даться

слияние

 

отдельных

 

 

 

 

полос или полная маскиров­

 

 

 

 

ка полос под соседнюю ин­

 

 

 

 

тенсивную полосу. Этот вы­

 

 

 

 

вод

полностью

согласуется

 

 

 

 

с экспериментом.

 

 

что

 

 

 

 

 

Интересно

отметить,

 

 

 

 

аналогично р-дикарбониль-

 

 

 

 

ным

системам,

 

изученным

 

 

 

 

Э. Греном [39], в ряду ен-

 

 

 

 

аминов

должно наблюдаться

 

 

 

 

значительное снижение энер­

 

 

 

 

гии перехода

1 — 1* при смы­

 

 

 

 

кании 2-го и 4-го

атомов уг­

 

 

 

 

лерода

винильной

 

или

фе-

 

 

 

 

нильной группой

(I).

Выс-

1

i 2 , 3 А

5 6 7

' 8 ; 9 |

 

 

.

i

i

i

 

 

 

 

 

Номер

соеаинения

-

 

 

l

 

 

 

3

 

>N-C=C -C=0

 

Рис. 8.

Диаграмма

энергий

важней-

 

 

1

\

Д 4

 

5

 

 

ших МО енаминов с я-электронными

заместителями.

шая занятая МО мало ме­ няется по сравнению с тако­

вой в обычных винилили фенилзамещенных соединениях, зато сильно снижается низшая разрыхляющая орбиталь. В приложе­ нии к другим системам этот вопрос обсуждается в работе [44]. Соединения 8 и 9 (см. рис. 8) не получены, однако 2-замещен- ные инденовые АВК, согласно предсказаниям расчета, имеют первую полосу поглощения далеко в видимой области спектра

(см. с. 106).

Аналогичный ход расчета возможен и для других сопряжен­ ных енаминов — II, III. Очевидно, только зависимость величин

88 ГЛАВА IV. СПЕКТРОСКОПИЯ СОПРЯЖЕННЫХ ЕНАМИНОВ

■—-— и значение л|30 были бы иными, и для каждого ряда сое-

динений, строго говоря, мы должны получить, другой спектро­ скопический р0Далее, наклон прямой на рис. 7, разумеется, будет другим при улучшенных вариантах расчета.

Недавно сопоставлены экспериментальные энергии переходов с рассчитанными по методу Паризера—Парра—Попла [1461 для

енаминов

с

общей

формулой

(CH3)2N— (С Н =С

Н )И—СН =0„

п= 0-н4.

При

этом

получены

хорошие линейные

зависимости

опытных и расчетных величин.

 

 

ИНТЕНСИВНОСТЬ ПОГЛОЩЕНИЯ

Интенсивность поглощения квантовохимически описывается моментом перехода M = Q2. Учитывая существующие линейные

зависимости [395, 33, 132, 632], имеем:

e ~ f ~ Q i j 2= ( f t y i 2 p r b d v )2>

где Q2= Qx2 + Qy2+ Qz2-

Для приближенного расчета [674] можно записать

Qx,y,z = У 2 ( c t r i Q r j p r ( x , y , z ) ) ,

где аг — коэффициент r-й атомной орбитали для t-й запол­ ненной или j-й вакантной молекулярных орбиталей; рг^хм — координата г-го атома. Все л-системы копланарны, следова­

тельно, pz=0.

Для расчета Qa были выбраны следующие оценочные длины

и углы связей: d c = c = 1,37 A; d c - c = 1,42 A;

dc=c6eH3= 1,40

А;

d c a p - N = l,47 A; cfc—n = 1,41 A; dc==o=l,27

А ; ^с-сар= 1>50

A i

все углы связей принимались равными 120°.

Вычисления проводились без учета алкильных групп, исполь­ зовались параметры, приведенные в таблице 2 и в работе [216]. Расчет был выполнен для нескольких конфигураций связей дан­ ного типа енамина и для нескольких оптических переходов

(табл. 13).

Определить экспериментальные значения силы осциллятора не представлялось возможным, так как подавляющее большин­ ство авторов не приводят кривой поглощения, ограничиваясь числовыми значениями Хмакс и е. Поэтому отнесение вычислен­ ных переходов к экспериментальным полосам поглощения про­ водилось путем сравнения коэффициента экстинкции последних с вычисленными Q2ц. Хотя такой способ весьма груб, все же

!. ЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ЕНАМИНОВ

89

расшифровка спектра обычно осуществима; в худшем случае такой подсчет дает общую вероятность целой группы близко­ стоящих переходов, которые должны соответствовать одной рас­ ширенной, составной полосе поглощения.

Т а б л и ц а 13

РАСЧЕТНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ р а с п р е д е л е н и я

 

ИНТЕНСИВНОСТЕЙ ПЕРЕХОДОВ

Вещество

2-(а-Аминобенз- аль) -циклопента­ ион-1

6 -Пиперидино-

гексадиен-2,б-он-4

4-Фенил-З-бензо- илтетрагидропипе- ридеин-Д2

1-Фенил-1-мор- фолино-бутен-1-

он-3

2-Ацетилмети- лен-1-метиЛиндо-

ЛИН

2-Анилинопен- тен-2-он-4

5,5-Диметил-З- анилино-циклогек- сен-2 -он-1

Наиболее вероятная конфигурация

O y y

О

о

II

у ^

N. /

N

(о у у -

I

у \ /

( g r N s 5

 

Энергия

 

^ Нрасч

 

 

Ис-

 

перехода

 

 

 

ход

перехо-

или труп-

еэксп

ник

 

да, |5о

пы пере-

 

 

 

 

 

 

ходов

 

 

 

11*

1,0713

 

1,13

15 000

[433]

2 1*

1,3648

 

0,18

2 300

 

3— 1*

1,5041

 

0,17

 

600

 

12 *

1,7065

 

0,96

6 980

 

11*

1,1786

 

2,78

25 500

[328]

2 1*

1,4695

 

1,28

11

0 0 0

 

11*

1,1613

}

3,87

24 000

 

2 1*

1,3485

 

3— 1*

1,3707

1

 

 

 

[597]

12 *

1,8128

)

 

 

 

1,49

10 400

 

1— 3*

1,8820

}

 

22 *

2 ,0 0 0 0

1

 

 

 

 

11*

1,0713

 

0,52

4 340а

[704]

2 1*

1,3648

}

1,44

10 500а

 

3— 1*

1,5041

 

 

 

 

 

 

12 *

1,7065

|

1,38

9 570а

 

1— 3*

1,7697

 

 

 

 

 

 

1____[*

1,0934

 

1,51

31 600

[460]

2 1*

1,4487

 

0,36

4 460

 

3— 1*

1,5270

 

0,80

2

0 0 0

 

11*

1,0934

 

0,70

16 800а

[216]

2 1*

1,4487

 

0,34

1 2 0 0 а

 

3— 1*

1,5270

 

0,47

> 2

0 0 0 »

 

11*

1,0934

 

1,51

2,08®

[216]

2 1*

1,4487

 

0,36

0,35®

 

3— 1*

1,5270

 

0,80

0,50®

 

Все соединения растворялись в гептане; если применялся другой раст­ воритель, то положение длинноволновой полосы корригировалось согласно сказанному на с. 98.

В случаях, помеченных буквой «а», полосы расшифрованы по экспери­ ментальной кривой по методу, предложенному в работе [534]. В случаях, помеченных буквой «б», раствор в гептане неизвестной концентрации, ин­ тенсивность поглощения в произвольных единицах.

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/158546