danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"dan-290Research ArticleХИМИЯCHEMISTRYКВАНТОВОХИМИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИЙ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ В РЯДУ N-АЛКИЛ-3-НИТРО-1,2,4-ТРИАЗОЛОВQUANTUM-CHEMICAL AND EXPERIMENTAL STUDY OF NUCLEOPHILIC SUBSTITUTION REACTIONS OF N-ALKYL-3-NITRO-1,2,4-TRIAZOLESМАТУЛИСВАДИМ Э.MATULISVadim E.matulisvad@bsu.byГРИГОРЬЕВЮ. В.GRIGORIEVY. V.СУХАНОВАА. Г.SUKHANOVAA. G.ФИЛИППОВАЮ. В.FILIPPOVAY. V.КРУПНОВАИ. А.KRUPNOVAI. A.irinka-krupnova@mail.ruИВАШКЕВИЧО. А.IVASHKEVICHО. А.

академик

nauka@bsu.byНаучно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ , МинскBelarusИнститут проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения РАН, БийскRussian Federation2014110620165864752Copyright © МАТУЛИС В.Э., ГРИГОРЬЕВ Ю.В., СУХАНОВА А.Г., ФИЛИППОВА Ю.В., КРУПНОВА И.А., ИВАШКЕВИЧ О.А., 20162016МАТУЛИС В.Э., ГРИГОРЬЕВ Ю.В., СУХАНОВА А.Г., ФИЛИППОВА Ю.В., КРУПНОВА И.А., ИВАШКЕВИЧ О.А.MATULIS V.E., GRIGORIEV Y.V., SUKHANOVA A.G., FILIPPOVA Y.V., KRUPNOVA I.A., IVASHKEVICH О.А.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/290

С использованием современных квантовохимических и экспериментальных методов исследованы процессы нуклеофильного замещения нитрогруппы в ряду N-алкил-3-нитро-1,2,4-триазолов. Проведены расчеты стандартных энтальпий и энергий Гиббса реакций алкоксилирования N-алкил-3-нитро-1,2,4-триазолов в газовой и водной фазах. Согласно выполненным расчетам, реакции нуклеофильного замещения N-алкил-3-нитро-1,2,4-триазолов со спиртами и алкоголят-анионами термодинамически возможны как в газовой фазе, так и в водном растворе. На примере изомерных N-этил-3-нитро-1,2,4-триазолов показано, что расчетные значения энергии Гиббса активации реакций с метиловым спиртом в водном растворе уменьшаются в ряду ΔG≠S(для 1-изомера) >> ΔG≠S(для 4-изомера) > ΔG≠S(для 2-изомера). Результаты расчетов хорошо согласуются с данными экспериментального исследования процессов нуклеофильного замещения нитрогруппы в молекулах N-алкил-3-нитро-1,2,4-триазолов.

Reactions of nucleophilic substitution of nitro group in N-alkyl-3-nitro-1,2,4-triazoles have been studied both experimentally and theoretically using DFT method. The standard enthalphy and Gibbs free energy of alkoxylation reactions of N-alkyl-3-nitro-1,2,4-triazoles in gas phase and aqueous solution have been calculated. The calculation results show that nucleophilic substitution reactions of N-alkyl-3-nitro-1,2,4-triazoles with alcohols and alcoholate anions are thermodynamically possible both in gas phase and in aqueous solution. Computed activation energies for reactions of N-alkyl-3-nitro-1,2,4-triazoles with methanol decrease in the series of ΔG≠S(for 1-isomer) >> ΔG≠S(for 4-isomer) > ΔG≠S(for 2-isomer). The calculation results are in good agreement with experimental data.

ReferencesCurtis A. D. M., Jennings N. // Compr. Heterocyclic Chem. III. 2008. Vol. 5. P. 159–209.Curtis A. D. M., Jennings N. // Compr. Heterocyclic Chem. III. 2008. Vol. 5. P. 159–209.Машковский М. Д. Лекарства XX века. М., 1998. – 320 с.Машковский М. Д. Лекарства XX века. М., 1998. – 320 с.Власов В. М. // Успехи химии. 2003. Т. 72, № 8. С. 764–786.Власов В. М. // Успехи химии. 2003. Т. 72, № 8. С. 764–786.Певзнер М. С., Самаренко В. Я., Багал Л. И. // Химия гетероциклических соединений. 1970. № 4. С. 568–571.Певзнер М. С., Самаренко В. Я., Багал Л. И. // Химия гетероциклических соединений. 1970. № 4. С. 568–571.Nagao Y., Sano Sh., Ochial M. // Tetrahedron. 1990. Vol. 46, N 9. P. 3211–3232.Nagao Y., Sano Sh., Ochial M. // Tetrahedron. 1990. Vol. 46, N 9. P. 3211–3232.Суханов Г. Т., Суханова А. Г., Филиппова Ю. В. и др. // Ползуновский Вестн. 2013. № 1. С. 24–26.Суханов Г. Т., Суханова А. Г., Филиппова Ю. В. и др. // Ползуновский Вестн. 2013. № 1. С. 24–26.Frisch M. J. et al. // Gaussian 09, Revision A.02. Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2009.Frisch M. J. et al. // Gaussian 09, Revision A.02. Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2009.Becke A. D. // J. Chem. Phys. 1993. Vol. 98. P. 5648–5652.Becke A. D. // J. Chem. Phys. 1993. Vol. 98. P. 5648–5652.Matulis Vadim E., Ivashkevich O. A., Gaponik P. N. et al. // J. Mol. Struct. (Theochem). 2008. Vol. 854. P. 18–25.Matulis Vadim E., Ivashkevich O. A., Gaponik P. N. et al. // J. Mol. Struct. (Theochem). 2008. Vol. 854. P. 18–25.Curtiss L. A., Raghavachari K., Redfern P. C. et al. // J. Chem. Phys. 1998. Vol. 109. P. 7764–7776.Curtiss L. A., Raghavachari K., Redfern P. C. et al. // J. Chem. Phys. 1998. Vol. 109. P. 7764–7776.Cances M. T., Mennucci B., Tomasi J. // J. Chem. Phys. 1997. Vol. 107. P. 3032–3041.Cances M. T., Mennucci B., Tomasi J. // J. Chem. Phys. 1997. Vol. 107. P. 3032–3041.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.