Russian Journal of Physical ChemistryRussian Journal of Physical Chemistry0044-45373034-5537Russian Academy of Science10.7868/S3034553725060049THEORETICAL STUDY OF THE REACTION AMBER ANHYDRIDE WITH BENZOCAINEТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИИ ЯНТАРНОГО АНГИДРИДА С БЕНЗОКАИНОМZarechnayaO.M.ЗаречнаяО.М. olga777_62@mail.ruИнститут физико-органической химии и углехимии им. Л.М. ЛитвиненкоInstitute of Organophysical Chemistry and Carbon Chemistry im. L. M. Litvinenko16062025996853865

Possible reaction pathways of aminolysis of succinic anhydride by benzocaine — concerted and two-step — have been investigated by the density functional theory method (level ωB97M—V/ma-def2-QZVPP//r2SCAN-3c). For each mechanism three variants are considered: without catalysis, self-catalysis by the reagent molecule (benzocaine) and autocatalysis by the product (succinamide). Thermodynamic and activation parameters of all elementary stages in the gas phase are calculated. It is shown that different mechanisms are involved in the course of the reaction: at early stages, both concerted and two-stage pathways of self-catalysis can be realized with equal probability; as the product is formed, the preferred route of reaction becomes stage autocatalysis with the limiting first stage.

Методом теории функционала плотности (уровень ωВ97M—V/ma-def2-QZVPP//r²SCAN-3c) исследованы возможные пути реакции аминолиза янтарного ангидрида бензокаином — согласованный и двухстадийный. Для каждого механизма рассматриваются три варианта: без катализа, самокатализ молекулой реагента (бензокаина) и автокатализ продуктом (сукцинамидом). Рассчитаны термодинамические и активационные параметры всех элементарных стадий в газовой фазе. Показано, что в ходе реакции задействованы различные механизмы: на ранних этапах с равной вероятностью могут реализовываться и согласованный, и двухстадийный пути самокатализа, по мере образования продукта предпочтительным маршрутом реакции становится постадийный автокатализ с лимитирующей первой стадией.

механизм аминолиз бензокаин янтарный ангидрид расчет DFT (ωВ97M—V/ma-def2-QZVPP//r²SCAN-3c)механизм аминолиз бензокаин янтарный ангидрид расчет DFT (ωВ97M—V/ma-def2-QZVPP//r²SCAN-3c)Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (государственное задание в сфере научной деятельности, проект № FRES-2023-0002)Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (государственное задание в сфере научной деятельности, проект № FRES-2023-0002)Fantozzi N., Volle J.-N., Porcheddu A. et al. // Chem. Soc. Rev. 2023. V. 52. P. 6680. https://doi.org/10.1039/d2cs00997hBrown D.G., Boström J. // J. Med. Chem. 2016. V. 59. № 10. P. 4443. https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5b01409Козьминых В.О. // Хим.-фарм. журн. 2006. Т. 40. № 1. С. 9. Patil M.M., Rajput S.S. // Int. J. Pharm. and Pharm. Sci. 2014. V. 6. № 11. P. 8. https://journals.imovareacademics.in/index.php/ijpps/article/view/2715Шахмарданова С.А., Гулевская О.Н., Хананашвили Я.А. и др. // Журн. фундам. мед. и биол. 2016. № 3. С. 16. Колотова Н.В., Чащина С.В. // Вопр. биол., мед. и фармацевт. химии. 2020. Т. 23. № 7. С. 9. Жакина Л.Х., Курапова М.Ю., Газалиев А.М., Нуркенов О.Л. // Журн. общ. хим. 2008. Т. 78. Вып. 6. С. 1026. Srivastava R., Tiwari D.K., Dutta P.K. // Int. J. Biol. Macromol. 2011. V. 49. P. 863. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2011.07.015Савелова В.А., Олейник Н.М. Механизмы действия органических катализаторов: бифункциональный и внутримолекулярный катализ. Киев: Наукова думка, 1990. 296 с.Соломин В.А., Кардаш И.Е., Сиасовский Ю.С. и др. // Докл. АН СССР. 1977. Т. 236. № 1. С. 139.Калиниш К.К. // Изв. АН СССР. 1988. Т. 37. № 9. С. 1978. [Kalnini’sh, K.K. // Rus. Chem. Bull. 1988. V. 37. № 9. P. 1768. https://doi.org/10.1007/BF00962484]Садовников А.Н. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2007. Т. 50. № 5. С. 3. [Sadovnikov A.I. // Rus. J. Chem. Tech. 2007. V. 50. № 5. P. 3.]Hipkin J., Satchell D.P.N. // J. Chem. Soc. B. 1966. P. 345. https://doi.org/10.1039/129660000345Левина М.А., Крашенинников В.Г., Забалов М.В., Тигер Р.П. // Высокомолекуляр. соединения. Сер. Б. 2014. Т. 56. № 2. С. 152. Tyurina Т.G., Kryuk Т.V., Kudryavtsevа Т.А. // J. Phys. Conf. Ser. 1658. 2020. P. 012063. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1658/1/012063Тюрина Т.Г., Крюк Т.В. // ЖПХ. 2019. Т. 92. № 3. С. 306. [Тюрина Т.Г., Крюк Г.У. // Russ. J. Appl. Chem. 2019. V. 92. № 3. P. 351. https://doi.org/10.1134/S1070427219030054]Kruger H.G. // J. Mol. Struct.: THEOCHEM 2002. V. 577. № 2–3. P. 281. https://doi.org/10.1016/S0166-1280(01)00672-8Ilieva S., Galabov B., Musaev D.G. et al. // J. Org. Chem. 2003. V. 68. № 4. P. 1496. https://doi.org/10.1021/jo0263723Petrova T., Okovyvyy S., Gorb L., Leszczynski J. // J. Phys. Chem. A. 2008. V. 112. P. 5224. https://doi.org/10.1021/jp7102897Chen R., Luo X., Liang G. // Theor. Chem. Acc. 2015. V. 134. P. 32. https://doi.org/10.1007/s00214-015-1634-6Забалов М.В., Левина М.А., Крашенинников В.Г., Тисер Р.П. // Изв. РАН. Сер. Хим. 2014. № 8. С. 1740. Vainio M.J., Johnson M.S. // Chem. Inf. Model. 2007. V. 47. P. 2462. https://doi.org/10.1021/c16005646Stewart J.J.P. Stewart Computational Chemistry. 2016. Colorado Springs, CO, USA. http://OpenMOPAC.netNeese F., Wennmohs F., Becker U., Riplinger C. // J. Chem. Phys. 2020. V. 152. P. 224108. https://doi.org/10.1063/5.0004608Grimme S., Hansen A., Ehlert S., Mewes J.M. // J. Chem. Phys. 2021. V. 15460. P. 064103. https://doi.org/10.1063/5.0040021Furness J.W., Kaplan A.D., Ning J. et al. // J. Phys. Chem. Lett. 2020. V. 11(19). P. 8208. https://doi.org/10.1021/acs.jpelett.0c02405Weigend F., Alhrichs R. // Phys. Chem. Phys. Chem. 2005. V. 7. P. 3297. https://doi.org/10.1039/B508541AKruse H., Grimme S. // J. Chem. Phys. 2012. V. 136(15). P. 154101. https://doi.org/10.1063/1.3700154Caldeweyher E., Ehlert S., Hansen A. et al. // Ibid. 2019. V. 150. P. 154122. https://doi.org/10.1063/1.5090222Huniar U., Ning J., Furness J.W. et al. // Ibid. 2021. V. 15460. P. 061101. https://doi.org/10.1063/5.0041008Ehlert S., Grimme S., Hanson A. // J. Phys. Chem. (A). 2022. V. 126. P. 3521. https://doi.org/10.1021/acs.jpca.2c02439Kingsbury R., Gupta A., Bartel C. et al. // Phys. Rev. Mater. 2022. V. 6. P. 013801. https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.6.013801Grimme S. // Chem. Eur. J. 2012. V. 18(32). P. 9955. https://doi.org/10.1002/chem.201200497Zheng J., Xu X., Truhlar D.G. // Theor. Chem. Acc. 2011. V. 128. P. 295. https://doi.org/10.1007/s00214-010-0846-zMardirossian N., Head-Gordon M. // J. Chem. Phys. 2016. V. 144. P. 214110. https://doi.org/10.1063/1.4952647Vydrov O.A., Van Voorhis T. // Ibid. 2010. V. 133. P. 244103. https://doi.org/10.1063/1.3521275Goerigk L., Mehta N. // Aust. J. Chem. 2019. V. 72. P. 563. https://doi.org/10.1071/CH19023Fukui K. // Acc. Chem. Res. 1981. V. 14. P. 363. https://doi.org/10.1021/ar00072a001Jmol: an open-source Java viewer for chemical structures in 3D. http://www.jmol.org/Li Y. Energy Diagram Plotter (CDXML 3.5.2), 2023. https://doi.org/10.5281/zenodo.7634466Insausi A., Calabrese C., Parra M., et al. // Chem. Commun. 2020. V. 56(45). P. 6094. https://doi.org/10.1039/D0CC007604Longarie A., Fernández J.A., Unamuno I., Castano F. // Chem. Phys. 2000. V. 260 (1–2). P. 83. https://doi.org/10.1016/S0301-0104(00)00164-6