Подбор квантовохимической модели для расчетов свойств комплексов металлов группы хрома методом DFT

А.И. Курамшин ¹, М.В. Зималиев ², Е.В. Колпакова ¹, В.И. Галкин ¹

¹ Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

² Группа компаний «Фикс», г. Казань, 420111, Россия

Полный текст PDF

Аннотация

Осуществлен подбор пары функционал/базис для наиболее адекватного квантовохимического определения геометрических и электронных свойств комплексов металлов группы хрома с полидентатными гетероциклическими лигандами. При выборе подходящей модели учитывались такие параметры расчета, как допустимая точность и приемлемая продолжительность расчета.

Обнаружено, что точность расчетов зависит от количества базисных функций, задействованных в расчетной модели; с увеличением их числа наблюдается тенденция к уменьшению погрешности. Точность расчетов также увеличивается с введением в квантовохимическую модель поляризованных орбиталей 2d2p, 3df3pd, а также с введением в базис диффузных орбиталей p, pp, ppp соответственно. При использовании негибридных функционалов с большими базисными функциями получаются результаты, сопоставимые с расчетами, проводимыми гибридными функционалами, но за меньшее время.

Оптимальное соотношение точности результатов к затраченному на компьютерное исследование координационных соединений времени может быть достигнуто при использовании гибридного функционала PBE0 и базисных функций TZVPP.

Базисный набор TZVPP

Ключевые слова: квантовохимические расчеты, координационные производные металлов группы хрома, комбинаторные методы, функционал плотности (DFT)

Литература

1. Чувылкин Н.Д., Смоленский Е.А., Зефиров Н.С. Квантово-химические методы построения волновых функций многоэлектронных систем, альтернативные приближению Хартри – Фока // Усп. химии. – 2005. – Т. 74, Вып. 11. – С. 1118–1131.
2. Курамшин А.И., Мушкин В.Б., Карпенко Е.А., Черкасов Р.А. Теоретическое изучение комплексов 3-пентен-2-она различной гаптовости с железом и металлами VIБ группы // Журн. общ. химии. – 2001. – Т. 71, Вып. 3. – С. 381–386.
3. Krauss M., Stevens W.J. Effective potentials in molecular quantum chemistry // Annu. Rev. Phys. Chem. – 1984. – V. 35. – P. 357–385.
4. Jones R.O., Gunnarsson O. The density functional formalism, its applications and prospects // Rev. Mod. Phys. – 1989. – V. 61, No 3. – P. 689–746.
5. Buhl M., Reimann C., Pantazis D.A., Bredow T., Neese F. Geometries of third-row transition-metal complexes from density-functional theory // J. Chem. Theory Comput. – 2008. –V. 4, No 9. – P. 1449–1459. – doi: 10.1021/ct800172j.
6. Becke A.D. A new mixing of Hartree–Fock and local density-functional theories // J. Chem. Phys. – 1993. – V. 98, No 2. – P. 1372–1377.
7. Tirado-Rives J., Jorgensen W.L. Performance of B3LYP density functional methods for a large set of organic molecules // J. Chem. Theory Comput. – 2008. – V. 4, No 2. – P. 297–306. – doi: 10.1021/ct700248k.
8. Perdew J.P., Ernzerhof M., Burke K. Rationale for mixing exact exchange with density functional approximations // J. Chem. Phys. – 1996. – V. 105, No 22. – P. 9982–9985.
9. Brockway L.O., Ewens R.V.G., Lister M.W. An electron diffraction investigation of the hexacarbonyls of chromium, molybdenum and tungsten // Trans. Faraday Soc. – 1938. – V. 34. – P. 1350–1357.
10. Colebatch A.L., Hill A.F., Shang R., Willis A.C. Synthesis of a thiocarbamoyl alkylidyne complex and caveats associated with the use of [Mo(≡CLi)(CO)2(Tp*)] (Tp* = Hydrotris(3,5-dimethylpyrazol-1-yl)borate) // Organometallics. – 2010. – V. 29, No 23. – P. 6482–6487. – doi: 10.1021/om1008296.
11. Neese F. The ORCA program system // WIREs Comput. Mol. Sci. – 2012. – V. 2, No 1. – P. 73–78. – doi: 10.1002/wcms.81.

Поступила в редакцию

18.01.16

Курамшин Аркадий Искандерович, кандидат химических наук, доцент кафедры высокомолекулярных и элементоорганических соединений

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: fea_naro@mail.ru

Зималиев Максим Викторович, ведущий инженер-программист

Группа компаний «Фикс»

ул. Тельмана, д. 24, г. Казань, 420111, Россия

E-mail: zimaliev@yandex.ru

Колпакова Елена Владимировна, ассистент кафедры высокомолекулярных и элементоорганических соединений

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: argironet@gmail.com

Галкин Владимир Иванович, доктор химических наук, профессор, директор Химического института им. А.М. Бутлерова

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: Vladimir.Galkin@kpfu.ru

Для цитирования: Курамшин А.И., Зималиев М.В., Колпакова Е.В., Галкин В.И. Подбор квантовохимической модели для расчетов свойств комплексов металлов группы хрома методом DFT // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2016. – Т. 158, кн. 1. – С. 34–43.

For citation: Kuramshin A.I., Zimaliev M.V., Kolpakova E.V., Galkin V.I. Selection of appropriate quantum-chemical model for calculations of properties of chromium group complexes via DFT. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2016, vol. 158, no. 1, pp. 34–43. (In Russian)

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.