Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Моделирование взаимодействия азокрасителей с молекулами волокнообразующих полимеров методами квантовой химии

Диссертация: Моделирование взаимодействия азокрасителей с молекулами волокнообразующих полимеров методами квантовой химии
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Данные по анализу взаимодействия красителя с окружающей средой (растворителем, ионами металлов, активными центрами волокнообразующих полимеров) могут быть использованы для оптимизации процессов крашения, а также предсказания свойств оптоэлектронных систем. Для сверхпрочных высокомодульных материалов типа СВМ, Армос, Руссар показана возможность придания окраски в процессе формования или… Читать ещё >

Содержание

  • I. Литературный обзор
    • 1. 1. Влияние взаимодействия органических красителей с окружающей средой на их спектральные, геометрические и энергетические характеристики
      • 1. 1. 1. Сольватация и ассоциация красителей, влияние на спектральные свойства красителей
      • 1. 1. 2. Взаимодействие красителя с полимерными субстратами
      • 1. 1. 3. Влияние комплексообразования на электронный спектр красителя
    • 1. 2. Металлохелаты с участием макромолекул в качестве лигандов
      • 1. 2. 1. Определение и классификация металлохелатов
      • 1. 2. 2. Пространственная организация макромолекуляр ных металлохелатов
    • 1. 3. Химическая структура и свойства волокна Армос
    • 1. 4. Обзор расчётных методов квантовой химии и выбор методов исследования
  • II. Влияние внешнего окружения азокрасителя, его размеров, заряда и химической структуры на энергетические и оптические свойства
    • 11. 1. Влияние гидратации азокрасителя, его размеров, заряда и химической структуры на энергетические и оптические свойства
    • 11. 2. Исследование возможности образования хелатных комплексов азокрасителей с ионами переходных металлов Со2+, Cr2+, Fe2+, Ni2+
  • III. Исследование структурной организации фрагментов полиамидбензимидазольных волокон
  • IV. Исследование электронной структуры и спектральных свойств фенилбензимидазола и его производных
    • IV. 1. Квантово-химическое исследование электронного состояния и структурной организации фенилбензимидазола и диаминов на его основе
    • IV. 2. Квантово-химическое исследование структуры олигомеров на основе ДАФБИ
    • IV. 3. Комплексообразование ФБИ и его производных с ионами переходных металлов
  • Выводы

Моделирование взаимодействия азокрасителей с молекулами волокнообразующих полимеров методами квантовой химии (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Проблема структурных и спектральных свойств красителей является одной из задач теоретической органической и физической химии. Ранее был разработан ряд подходов к предсказанию их колористических свойств в основном на уровне л:-электронного приближения. Однако, поведение красителей в условиях, моделирующих реальные (раствор красильной ванны, наличие волокна, с которым краситель взаимодействует определённым образом), до сих пор недостаточно изучены. Поэтому теоретическое описание основных закономерностей взаимодействия молекул красителя с окружающей средой (растворителем, ионами металлов, волокнообразующими полимерами) остаётся актуальной задачей для изучения практических аспектов процессов крашения.

При создании сверхпрочных высокомодульных волокон типа СВМ, Армос, Руссар из полимеров с повышенной жёсткостью цепей, содержащих бензимидазольные и бензамидные группировки, структурная организация фрагментов этих полимерных цепей во многом определяет особенности их самоорганизации в процессах формования волокон и их термообработок. В процессах синтеза полимерных цепей, содержащих полиамидбензимидазольные (ПАБИ) фрагменты, большое значение имеют водородные связи между имидазольными и амидными группировками, а также реакционная способность заместителей мономера, участвующих в реакции ацилирования при поликонденсации, в значительной мере определяющие структурную организацию этих фрагментов. Изучение структурных и спектральных свойств олигоамидбензимидазольных фрагментов позволит по-новому подойти к проблеме модификации колористических характеристик ПАБИ — волокна.

Теоретическое изучение очерченных проблем вполне осуществимо с помощью расчётных методов квантовой химии, которые позволяют предсказать поведение молекулы в тех или иных условиях и, вместе с экспериментальными измерениями, уточнить структурную организацию фрагментов сложных систем, в том числе, окрашенных.

Итак, на основании сказанного можно более подробно сформулировать задачи нашего исследования. А именно: квантово-химическое изучение спектрального поведения гидратированных структур кислотных азокрасителей, изменения структурных и спектральных характеристик азокрасителей вследствие их комплексообразования с ионами переходных металловпостроение модели хелатоподобной связи азокрасителя с волокнообразующими полимерами, имеющими аминокислотную структуру. Относительно исследования структурной организации волокнообразующих полимеров, содержащих ПАБИ фрагменты, целью нашей работы было: оценка возможности образования имидазольными и амидными группировками ПАБИ межмолекулярных водородных связей, а также вклада заместителей в структурные особенности, распределение электронной плотности и электронный спектр фенилбензимидазольных соединенийисследование возможности образования комплексов ПАБИ с переходными металламиоценка влияния комлексообразования на структурные и спектральные свойства олигоамидбензимидазольных фрагментов.

Данные по анализу взаимодействия красителя с окружающей средой (растворителем, ионами металлов, активными центрами волокнообразующих полимеров) могут быть использованы для оптимизации процессов крашения, а также предсказания свойств оптоэлектронных систем. Для сверхпрочных высокомодульных материалов типа СВМ, Армос, Руссар показана возможность придания окраски в процессе формования или термообработки.

ВЫВОДЫ92 с образованием между бензимидазольными фрагментами сильных Н-связей, участвующих в образовании межмолекулярных ассоциатов в полимерных цепях, а также в виде сэндвичевых димеров, в которых межмолекулярные связи несколько слабее.

6. Расчёт электронного состояния и структурной организации диаминов на основе фенилзамещённого бензимидазола показал наличие некопланарной конформации мономерного диамина с вращением бензольных и бензимидазольных циклов вокруг одинарной С-С связи. Данный расчёт подтвердил полиморфизм 5 и 6 аминозамещения в БИ фрагменте диаминофенилбензимидазола. Модельный расчёт изомерных структур олигомеров ФБИ, образованных двумя анионами диаминофенилбензимидазола и остатком терефталевой кислоты, показал, что энергетически более выгодна г/мс-конформация олигомера. Эта изомерная форма характеризуется поворотами фенильных и БИ колец вокруг одинарных связей и имеет коротковолновое смещение максимума поглощения.

7. На основе впервые проведённых квантово-химических расчётов показано, что хелатообразование производных фенилбензимидазола с ионами переходных металлов приводит к сдвигу основных полос поглощения в «красную» область спектра, сопровождающемуся увеличением интенсивности переходов, что может служить основанием к использованию комплексообразования для придания окраски ПАБИ волокну. Оптимизированная геометрия хелатного центра комплекса ДАФБИ с хромом (Н) имеет тетраэдрическую структуру.

Показать весь текст

Список литературы

  1. И.Р. Автореф. дисс. на соискание учёной степени канд. хим. наук. М., 2002.
  2. .Н., Блиничева И. Б. Теоретические основы технологии крашения волокнистых материалов.-М.: Легкая индустрия, 1978.
  3. .П., Морыганов А. П., Калинников Ю. А. Теория и практика высокоскоростной фиксации красителей на текстильных материалах. — М.: Лег. промбытиздат, 1987.
  4. Н.Г. Спектроскопия межполярных взаимодействий. — Л.: Наука, 1972.
  5. Z. //Phys. Chem. — 1936.- В. 33.- S. 1.
  6. А.Н. Фотохимия красителей. — М.: Изд-во АН СССР, 1947.
  7. П., Заградник. Р. Межмолекулярные комплексы: Роль вандерваальсовых систем в физической химии и биодисциплинах: Пер. с англ. -М.: Мир, 1989. — 376с.
  8. М.А., Кричевскнй Г. Е., Кутдюсов А. В., Сафонова И.Н.//Изв. ВУЗов. Технология текст, пром-ти. — 1979. № 2. -С. 56−59.
  9. Н.Д., Куликова М. А., Блохина Е. А., Антропцева И. А. //Изв. Вузов. Технология текст, пром-ти. — 1982. № 4.- С. 65−67.
  10. Л.В., Славнова Т. Д., Пенова И. В. //Изв. АН СССР, Сер. физ.-1970. т. 34.- С. 604.
  11. Torn Takagishi, Kiyoaki Yoshikawa, Hiromitsu Hamano, Nobuhinco Kuroki //J. Polym. Sci., Polym. Chern. Ed.- 1985. -V. 23. -№ 1. — P. 37.15 -Handel T.M., Cohen H.L., Tan J.S. // Macromolecules. 1985. — V. 18. — № 6. -P. 1200.
  12. A.M., Вязанкина JI.А., Левшин Л. В., Салецкий A.M. // Журн. прикл. спектроскопии.- 1993. т. 58. № ¾. — С. 325.
  13. А.К., Вязанкина Л. А., Мукушев Б. Т., Салецкий A.M. // Журн. прикл. спектроскопии. — 1994. т. 61. № 5/6. — С. 406.
  14. А.К., Зуауи А., Левшин Л. В., Салецкий A.M. // Журн. прикл. спектроскопии. — 1990. т. 52. № 3.- С. 424.
  15. Erdener Karadag, Duesun Saraydin, Olgun Guven // J. Appl. Polym. Sci.-1996.- V.61.- P. 2367.
  16. J. // Polymer.- 1995.-V. 36.- № 5.- P. 1017.
  17. К. Растворители и эффекты среды в органической химии. — М.: Мир. 1991.
  18. В.Л., Баранова Е.Г.: Автореф. дисс. на соискание уч. ст. канд. хим. наук.
  19. А.Г., Семченко Д. П. Физическая химия,— М.: Высш.шк., 1999.- 527с.
  20. Wilkinson G. Comprehensive Coordination Chemistry.// Oxford: Pergamon Press. — 1987. — V. 1−7.
  21. А.Д. //Коорд. хим.- 1993. т. 19.- С. 394.
  22. Garnovskii A.D., Nivorozhkin L.E., Minkin V.I.// Coord. Chem. Rev.- 1993.-V.126.-P. 1.
  23. H.A., Кумок B.H., Скорик H.A. Химия координационных соединений. — М.: Высшая школа, 1990.
  24. Ю.Н. Химия координационных соединений. — М.: Высшая школа, 1985.
  25. Ларин Г. М.// Корд, хим.- 1993. т. 19. — С. 355.
  26. Trofimenko S.// Chem. Rev.- 1993.- V. 93. — P. 943.
  27. Backer J., Kilner M.// Coord. Chem. Rev.- 1994.- V. 133. — P. 219.
  28. В.И., Ниворожкин JI.E., Коробов M.C.// Усп. хим. — 1994. т. 63. -С. 303.
  29. А.Д., Харисов Б. И., Гохон-Зорилло Г., Гарновский Д.А.// Усп. Хим. — 1995. т. 64. — С. 215.
  30. Коган В. А" Зеленцов В .В., Осипов О. А., Бурлов А.С.// Усп. Хим. — 1979. т. 48. — С. 1208.
  31. Zanello P., Tamburini S., Vigato Р.А., Mazzochin G.A.// Coord. Chem. Rev. — 1987.- V. 77.- P. 165.
  32. А.Д., Уфлянд И. Е. Макромолекулярные металлохелаты. — М.: Химия, 1991. — 303 с.
  33. A.D., Uflyand I.E. //Adv. Polim. Sci. — 1990.- V. 97.- P. 61.
  34. А.Д., Уфлянд И. Е., Вайнштейн Э.Ф.// Усп. хим. -1995. т.64. -С. 913.
  35. А.Д. Полимерные иммобилизованные металлокомплексные катализаторы. — М.: Наука, 1988. — 303 с.
  36. С.П. Химия кластеров. — М.: Наука, 1987.- 263 с.
  37. Pomogailo A.D.// Plat. Met.Rev. — 1994.- V. 38.- P. 60.
  38. Модифицированные кремнеземы в сорбции, катализе и хроматографии./ Под ред. Г. В. Лисичкина. — М.: Химия, 1986. — 248 с.
  39. Ю.И., Захаров В. А., Кузнецов Б.Н.// Закрепленные комплексы на окисных носителях в катализе. — Новосибирск: Наука, 1980.- 248 с.
  40. А.Д., Савостьянов B.C.// Металлосодержащие мономеры и полимеры на их основе. — М.: Химия, 1988.
  41. Pomogailo A.D., Savost’yanov V.S. Sinthesis and polymerization of metal-containing monomers. Boca Raton Ann Arbor-London-Tokyo: CRS Press, 1994. -P. 164.
  42. Uflyand I.E., Pomogailo A.D.// Coord. Chem. Sect. В.- 1991.- V. 24.- P. 183.
  43. J.K. //J. Macromol. Sci. A. — 1984.- V.21.- P. 1689.
  44. Frausto da Selva J.J.R., Williams R.J.P. The biological chemistry of the elements. Oxford, 1991.
  45. А.Д., Помогайло А. Д., Уфлянд И.Е.// Российский химический журнал. Ж. Рос. Хим. О-ва. Им. Д. И. Менделеева. — 1996. т. XL. № 4−5. — С. 3,4.
  46. А.Д., Уфлянд И. Е., Вайнштейн Э. Ф. Пространственная организация макромолекулярных металлохелатов.// Успехи химии. — 1995. T 64. № 9.- С. 913−933.
  47. Koide М., Tsuchida Е., Kurimura Y.// Makromol.Chem.- 19 811. — V.82.- P. 359.
  48. Branca M., Nartini M.E., Pispisa В.// Biopolymers/ - 1976. -V. 15. -P. 2219.
  49. А.Д., Гарновский Д. А., Бурлов A.C., Васильченко И. С. Стандартные и нестандартные координации типичных хелатирующих лигандов.// Российский химический журнал. Ж. Рос. Хим. О-ва. Им. Д.И. Менделеева/- 1996. т. XL. № 4−5. — С. 19−32.
  50. Н.Н., Курылева Н. Н., Охлобыстина JI.B., Матыцын П. А., Андриюк И. А. Тверские волокна типа армос: получение, свойства.// Хим.волокна. — 2000. № 5. — С. 17 — 22.
  51. Н.Н., Будницкий Г. А., Щетинин A.M., Френкель Г. Г. Тенденции в области развития синтетических волокон для баллистических материалов.// Химические волокна. — 2001. № 2. — С.31−40.
  52. Область применения параарамидных волокон, http://web.tvcom.ru/57 -Кудрявцев Г. И., Варшавский В. Я., Щетинин A.M. Армирующие химические волокна для композиционных материалов.- М.: Химия, 1992.-236с.
  53. Н.Н. //Хим. волокна. — 1999. № 3. — С. 3−10.
  54. К.Е., Мачалаба Н. Н. Вестник МГТУ. -М.: Изд. МГТУ. -1999. — С. 142−147.
  55. Иовлева М. М, Смирнова В. Н., Мачалаба Н. Н, Будницкий Г. А. Набухание волокна армос в активных жидких средах.// Хим.волокна. — 2001. № 2. — С.29 -31.
  56. К.Е., Мачалаба Н. Н., Андреев А. С. Перспективы применения паарамидных волокон и нитей и материалов на их основе: Тез. докл. Междунар. конф. «Химволокна-2000». Тверь: ОАО «Тверьхимволокно» — РИА, 2000. -С. 1−10.
  57. Н.Н. Модифицированные и новые химические волокна: Тез. докл. Междунар. конф. «Химволокна-2000». — Тверь: ОАО «Тверьхимволокно» — РИА, 2000. -С. 54 — 63.
  58. В.Н., Кия-Оглу В.Н., Голбурдина JI. JL Получение нитей из сернокислых растворов сополиамидов, содержащих звенья полиамидбензимидазола, и их термическая обработка.// Ж. Химические волокна. — 1999 г. № 1. — С.8−11.
  59. К.Е. Физико-химические основы процессов формования химических волокон. — М.: Химия, 1978.- 320с.
  60. К. Е., Матвеев В. С., Волохина А. В. // Химволокна. — 1984. № 3. — С. 17−24- № 4. — С. 14−19.
  61. Г. И. // Хим. волокна. — 1990. № 2. — С.34−35.
  62. Н.Н., Курылева Н. Н. и др. Тверские волокна типа армос: получение и свойства: Тез. докл. Междунар. конф. «Химволокна-2000». -Тверь: ОАО «Тверьхимволокно» — РИА, 2000. — С. 1−10.
  63. А.В. Высокопрочные арамидные волокна из смесей полимеров// Хим. волокна. — 2000. № 4. — С. 5−8.
  64. А.Т., Оприц З. Г. и др.// Хим. волокна. — 1998. № 3. — С.26−29.
  65. ТихоновИ.В. // Хим. волокна. — 1998. № 5. — С.27−33.
  66. Получение, структура и свойства волокон и нитей из ароматических полимеров: Сб. научн. тр. / Под ред. Г. И. Кудрявцева, A.M. Щетинина. -Мытищи: ВНИИВ-проект, 1986. — С. 157−168.
  67. Т.И., Токарев А.В.//Ж. Химические волокна.-1971.№ 1. -С. 76.
  68. Т.А., Левитес JI.M., Шаблыгин М. В. // Ж. Химические волокна. -1980. № 2, — С.27−31.
  69. Рао Дж. Электронные спектры в химии. — М.: Мир, 1964. — 364с.
  70. Дж., Томсон К. Электронная абсорбционная спектроскопия в органической химии. — М.: Мир, 1974. — 300с.
  71. И.В., Шаблыгин М. В., Платонов С. Ю., Сидоров О. В. Структурные особенности и полиморфизм фрагментов полиамидбензимидазолов.// Вестн. Моск. Ун-та. Сер.2. Химия. — 1998. т. 39. № 4. — С. 253−257.
  72. М.М., Коновалова Л. Я., Дрозд Л. И., Бандурян С. И., Платонов В. А. Воздействие воды на свойства нитей типа армос // Хим.волокна. — 2001. № 1.-С.22 — 25.
  73. И.В. Электронно-колебательное состояние и структура фрагментов гетероциклических волокнообразующих полимеров: Дисс. на соискание учёной степени канд. ф-м.-наук. М., 1994.
  74. М.В. // Ж. Высокомолекулярные соединения. — 1980. т. 225, № 4. — С.296−300.
  75. В.И., Симкин Б. Я., Миняев П. М. Теория строения молекул. -Ростов-на-Дону: Феникс, 1997.
  76. Г. М., Багатурьянц А. А., Абронин И.А.// Прикладная квантовая химия. Расчёты реакционной способности и механизмов химических реакций. — М.: Химия, 1979. — 296с.
  77. В.А., Жуков В. П., Литинский А. О. Полуэмпирические методы молекулярных орбиталей в квантовой химии. — М.: Наука, 1976. — 219с.
  78. Del Bene J., Jaffe H. H.// J. Chem. Phys. — 1968.- V.48.- P. 1807.
  79. Н. М., Jaffe Н. ИМ Chem. Phys. Lett. — 1973. — V.23.- P. 146.
  80. Zahradnik R., Carsky P.// Theor. Chim. Acta. — 1972. — V. 27. — P. 121.
  81. Zahradnik R., Carsky P.// J. Phys. Chem. — 1970. — V. 74. — P. 1240.
  82. Giessner-Prettre C., Pullman A.// Theor. Chim. Acta. — 1969. — V.13. -P. 265.
  83. Blomquist J., Norden В., Sundbom M.// Theor. Chim. Acta. — 1973. — V. 28.-P.313.
  84. Chen S., Hedges P.// Theor. Chim. Acta. — 1973. V.31. -P. 275 .
  85. Towl C.5 Schaumburg K.// Mol. Phys. — 1971. V.22. -P. 52.
  86. Pople J. A.// Proc. Phys. Soc. (London). — 1955. V. A63. -P 81.
  87. Pople J.A., Beveridge D.L. Approximate Molecular Orbital Theory. -N.Y.: McGraw-Hill Book, 1970.
  88. E., Шортли Г. Теория атомных спектров. М., 1949.
  89. Slater J.C. The Quantum Theory of Atomic Structure. -N.Y.: McGraw-Hill Book, 1960.
  90. Mulliken R. S.// J. Phys. Chem.- 1952. V. 56. — P. 295.
  91. Salahub D. R., Sandorfy CM Chem. Phys. Lett. 1971. — V. 8.- № 8 — P. 71.
  92. Salahub D. R., Sandorfy CM Theor. Chim. Acta.-1971.- V.22.- № 325. -P.330.
  93. Salahub D. R., Sandorfy CM Theor. Chim. Acta. -1971. V. 20. -P. 227.
  94. Baird N. C., Dewar M. J. S.// J. Chem. Phys.- 1969.- V. 50.- P. 1262.
  95. Dewar M. J. S., Wai-Kee Li.//J. Am. Chem. Soc.- 1974.- V. 96. -P. 5569.
  96. Fridh C., Asbrink L., Lindholm EM Chem. Phys. Lett.- 1972. -V.15.- P. 282.
  97. Kaufman J. J., Predney KM Intern. J. Quant. Chem.- 1972. -V. 6. P. 231.
  98. Moor С. E. Atomic Energy Levels. National Bureau of Standards, Circular 467, 1 (1949), 2 (1952), 3 (1958).
  99. П.В., Овчинников С. Г. Квантово-химическое и молекулярно-динамическое моделирование, СО РАН, гл. Ill, CD.
  100. Stewart James J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods I. Method // Journal of Computational Chemistry. -1989. -Vol.10.- №.2. -C.209−220. 106 Кларк Т. Компьютерная химия. — М.: Мир, 1990.
  101. Freeman Harold S., Hinks David. A molecular orbital approach to molecular design. National textile center annual report. — 1996.
  102. Yiqi Yang. Effect of salts on physical interactions in wool dyeing with acid dyes.// Textile Research Journal. 1998. -V.8- № 68.- P. 615−620.
  103. Brushwood Donald E., Perkins Henry H. Determining the metal content of cotton.//Textile Chemist and Colorist.- 1994. -№ 3.- P. 32−35.
  104. B.B. Электронные процессы в отделке тканей. М.: Легпромбытиздат, 1995. — С. 116−117.
  105. .И. Введение в химию и технологию органических красителей. М.: Химия, 1984.
  106. И.Д., Абронин И. А., Жидомиров Г. М., Казанский В. Б. Расчёты хемосорбции и элементарных актов каталитических реакций в рамках кластерной модели. Свойства поверхностных ОН-групп окислов// Кинетика и катализ АН. 1977. № 6. — С. 1580−1583.
  107. И. Д. Кислотный гетерогенный катализ// Соровский образовательный журнал. 2001. т.7. № 5. — С. 43−50.
  108. А.А. Термо-, жаростойкие и негорючие волокна. М.: Химия, 1978.-424с.
  109. М.В. Основы спектрального анализа процессов получения термостойких полимеров и волокон: Дис. на. соиск. уч. степ, д.х.н. Москва 1984.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!