Structure of Hydroperoxide Anion from the Viewpoint of Quantum Chemistry

A. N. Pankratov, Chair of Analytical Chemistry and Chemical Ecology, Institute of Chemistry, Saratov State University, S. S. Khmelev, O. M. Tsivileva, O. A. Tsymbal, Saratov State University, Institute of Biochemistry and Physiology of Plants and Microorganisms (Saratov), Saratov State University
2017 Izvestiya of Saratov University New Series Series Chemistry Biology Ecology  
На уровнях теории HF/6-311++G(3df,3pd), MP3/6-311++G(3df,3pd), CISD/6-311++G(3df,3pd), QCISD/6-311++G(3df,3pd), CCSD/6-311+ +G(3df,3pd), B3LYP/6-311++G(3df,3pd) с привлечением NBO-анализа и квантовой теории Р. Ф. У. Бейдера «Атомы в молекулах» (QTAIM) исследована пространственная и электронная структура гидропероксид-аниона − OOH, представляющего собой прото лити ческую разновидность одной из активных форм кислорода -пер оксида водорода H 2 O 2 -и предшественник другойгидропер оксидного
more » ... р оксидного радикала • OOH. В свете взаимодействия с электрофильными агентами (включая протон и ионы металлов)жёсткими и мягкими кислотами Дж. Н. Льюиса -проанализировано состояние гибридизации орбиталей несвязывающих (неподелённых) электронных пар атомов кислорода. Обсуждены связывание между атомами кислорода и взаимодействие O ... H в анионе. По атомносвязево-аддитивным схемам оценены некоторые QSAR-свойства гидропероксид-аниона: ван-дер-ваальсова поверхность и объём молекул, рефракция, поляризуемость и индекс липофильности (гидрофобности) lgP. На уровне MP2(full)/6-311++G(3df,3pd) определён размер ключевых малых молекул, играющих важную роль в химии, технике, технологии, окружающей среде и живой природе. Ключевые слова: гидропероксид-анион, малые молекулы, квантовохимическое исследование, ab initio, DFT, NBO-анализ, QTAIM, QSAR. In living nature, of significance is lipid peroxidation caused by highlyreactive oxygen-containing species. Hydroperoxide anion -OOH represents a protolytic kind of hydrogen peroxide H 2 O 2 -one of active forms of oxygen, -and a precursor of hydroperoxyradical • OOH -another one. The work is aimed at the investigation of spatial and electronic structure of hydroperoxide anion. The methods (levels of theory) and approaches used are: HF/6-311++G(3df,3pd), MP2(full)/6-311++G(3df,3pd), MP3/6-311++G(3df,3pd), CISD/6-311+ +G(3df,3pd), QCISD/6-311++G(3df,3pd), CCSD/6-311++G(3df,3pd), B3LYP/6-311++G(3df,3pd); NBO analysis; R. F. W. Bader's quantum theory «Atoms in Molecules» (QTAIM); QSAR (atomic-bonding-additive schemes). The geometry and electronic structure of hydroperoxide anion have been studied. In view of the interaction with electrophilic agents (including proton and metal ions) -hard and soft G. N. Lewis acids -the hybrid state of the unshared (lone) electron pairs orbitals have been analyzed. The bonding between oxygen atoms and the O ... H interaction in the anion have been discussed. Some QSAR proper ties (J. D. van der Waals surface and volume of the molecules, refraction, polarizability and lipophilicity (hydrophobicity) index lgP) of hydroperoxide anion have been evaluated. At the MP2(full)/6-311++G(3df,3pd) level, the size of key small molecules, playing an important role in chemistry, technics, engineering, environment and living nature, have been defined. The results obtained are important for the subsequent discussion of diffusion (including that in nonporous and capillary-porous materials), filtration, sorption, catalysis, electrochemical and chromatographic behaviour, fine details of the studied molecular systems interaction with objects of the environment and with living organisms, passing of small molecules through industrial, biological membranes and other porous bodies, proceeding of the lipid peroxidation reaction and other biochemical processes, etc.
doi:10.18500/1816-9775-2017-17-2-143-154 fatcat:k6hjzishr5ad7b6odcutq6rk2e