Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 2
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 5
1.1. Реакции образования 2-метилимидазола. Методы получения 5
1.1.1. Каталитические методы получения 2-метилимидазола 5
1.1.2. Конденсационные методы синтеза 2-метилимидазола 7
1.2. Влияние молекул растворителя 11
1.3. Микрокинетическое моделирование 21
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 24
2.1. Поиск расчетной схемы 24
2.2. Квантово-химические расчеты переходных состояний в реакции
взаимодействия ацетальдегида, глиоксаля и аммиака с использованием теории функционала плотности (DFT) 25
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 27
3.1. Предполагаемые пути протекания реакции взаимодействия глиоксаля,
ацетальдегида и аммиака 27
3.2. Энергетические параметры интермедиатов 32
3.2.1. Энергетические барьеры всех стадий взаимодействия без участия
молекул воды 34
3.3. Влияние явных молекул воды 37
3.3.1. Анализ энергетических барьеров реакции получения 2-
метилимидазола. Влияние одной явной молекулы воды 37
3.3.2. Анализ энергетических барьеров реакции получения 2-
метилимидазола. Влияние двух явных молекул воды 40
3.3.3. Построение и анализ энергетических профилей реакции 43
3.4. Наиболее вероятный путь протекания реакции 49
ВЫВОДЫ 51
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 52
Найдена расчетная схема, которая адекватно описывает экспериментальные данные. Найдены и оптимизированы все исходные и промежуточные вещества, а так же продукты реакции.
Найдены переходные состояния (ПС) для всех стадий реакции взаимодействия ацетальдегида, глиоксаля и аммиака без участия молекул воды и с участием одной и двух молекул воды.
Найдено, что при включении в структуру ПС одной молекулы воды энтальпия активации в понижается на 25-30 ккал/моль, а энергия Гиббса активации на 20-25 ккал/моль. При включении в структуры ПС двух молекул воды барьеры снижаются на 35-40 ккал/моль и 30-35 ккал/моль для энтальпии и энергии Гиббса соответственно. Понижение высоты барьеров при увеличении количества молекул воды в структуре переходных состояний происходит вследствие образования устойчивых шести- и восьмицентровых циклов, которые обеспечивают трансфер протона.
Определен наиболее вероятный путь протекания реакции. Наиболее высокие энергетические барьеры (AG# = 23,4 ккал/моль, AH# = 22,0 ккал/моль) наблюдаются для стадии циклизации, что говорит о том, что данная стадия является лимитирующей. Циклизация отличается от всех остальных стадий, так как при увеличении количества молекул воды с одной до двух энергия Гиббса активации и энтальпия активации повышаются.
