Прототропна таутомерія та протонодонорні- протоноакцепторні властивості ізатіну за даними напівемпіричних квантовохімічних розрахунків

Abstract

Вперше напівемпіричним квантовохімічним методом AMI встановлено, що основним прототропним таутомером ізатіну є дикетоформа; при цьому відносна енергія енольних таутомеріє перевищує 16 ккалімоль. Очікується, що саме дикетоформа ізатіну повинна спостерігатися у полярному середовищі, оскільки вона має значний дипольний момент (5,1 D), що помітно перевищує аналогічну величину для енергетично найвигідніших енольних таутомерів (2,4 і 2,7 D). Вперше розраховано кислотно-лужні властивості цієї амфотерної сполуки в основному таутомерному стані. Встановлено, що найкислішою є іміногрупа, а найлужнішим – атом кисню сусідньої карбонільної групи; приєднаний протон при цьому має транс-орієнтацію по відношенню до сусідньої іміногрупи. У порівнянні з нуклеотидними основами ізатін демонструє значно слабші як протонодонорні, так і протоноакцепторні властивості.

Впервые полуэмпирическим квантовохимическим методом AMI установлено, что основным прототропным таутомером изатина является дикетоформа; при этом относитель­ная энергия енольных таутомеров превышает 16 ккал/моль. Ожидается, что в полярной среде должна наблюдаться именно дикетоформа изатина, поскольку она имеет значительный дипольный момент (5,1 D), заметно превосходящий аналогич­ную величину для энергетически более выгодных енольных таутомеров (2,4 и 2,7 D). Впервые рассчитаны кислотно-ще­лочные свойства этого амфотерного соединения в основном таутомерном состоянии. Установлено, что наиболее кислой является иминогруппа, а наиболее щелочным – атом кислоро­да соседней карбонильной группы; присоединенный протон при этом имеет транс-ориентацию относительно соседней ими­ногруппа По сравнению с нуклеотидными основаниями иза­тин демонстрирует значительно более слабые как протонодонорные, так и протоноащепторные свойства.

By semi-empirical quantum chemical method AMI it was first established that the diketoform is the main prototropic tautomer of isatin, the relative energy of enolic tautomers exceeding 16 kcal/mol. It is expected that exactly the diketoform of isatin must be observed in polar environment, since it has a significant dipole moment (5,1 D), which is distinctly higher than analogous values for most energy- favorable enolic tautomers (2,4 and 2,7 D). For the first time the acid-base properties of this amphoteric compound have been calculated in main tautomeric state. Imino group was shown to be the most acidic, while 'the oxygen atom of adjacent carbonyl gruop – the most basic, the associated proton acguiring trans- orientation against the adjacent imino group. As compared with nucleotide bases, isatin possesses much weaker properties both as proton acceptor and proton donor.