
Computational chemistry (Quantum chemistry SN2 reaction)
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2024.10.31
문서 내 토픽
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1. 1,2-Dichloro-1,2-difluoroethane stereoisomers1,2-Dichloro-1,2-difluoroethane의 meso-form과 RR-form의 분자구조를 Gaussianview를 이용하여 나타냈다. Gaussian09를 통해 계산한 두 stereoisomer의 total energy와 dipole moment를 비교한 결과, meso-form이 RR-form보다 1.5985kcal/mol 낮은 total energy 값을 가졌다. 이는 RR-form의 경우 분자 내 Cl과 F의 공간적 배치로 인한 steric hindrance가 더 크게 나타나기 때문이다. 또한 RR-form은 비대칭 구조로 인해 dipole moment가 크게 나타났지만, meso-form은 대칭 구조로 인해 dipole moment가 나타나지 않았다.
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2. Ethylene and formaldehyde molecular orbitalsEthylene과 formaldehyde는 전자 수가 16개로 isoelectric하다. 따라서 HOMO는 8번째, LUMO는 9번째 molecular orbital이 된다. Ethylene의 HOMO는 탄소 간 pz orbital의 bonding으로, LUMO는 antibonding으로 형성되었다. 반면 formaldehyde의 HOMO는 산소의 2py orbital이, LUMO는 탄소의 2pz orbital과 산소의 2py orbital의 antibonding으로 형성되었다. 이에 따라 HOMO와 LUMO의 전자 배치가 다르게 나타났다.
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3. SN2 reaction of CH3Cl + F-Gaussian09를 통해 Cl-CH3-F의 transition state 구조를 최적화한 결과, Cl-C-F 각도가 180°, C-F 결합길이 2.03Å, C-Cl 결합길이 2.11Å로 나타났다. 이는 CH3Cl에서 Cl-가 떨어지고 F-가 붙는 SN2 반응의 transition state 구조를 잘 보여준다. 또한 IRC 계산을 통해 반응 과정에 따른 에너지 변화를 살펴본 결과, transition state의 에너지가 반응물에 가까워 반응물 쪽에 더 가까운 에너지 상태를 가지며, 생성물의 에너지가 더 낮아 발열 반응임을 알 수 있었다.
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1. 1,2-Dichloro-1,2-difluoroethane stereoisomers1,2-Dichloro-1,2-difluoroethane is a chemical compound with the molecular formula C2H2Cl2F2. It has two stereoisomers, the cis and trans forms, which differ in the spatial arrangement of the chlorine and fluorine atoms around the carbon-carbon double bond. The cis isomer has the chlorine and fluorine atoms on the same side of the double bond, while the trans isomer has them on opposite sides. The stereochemistry of these compounds is important in various applications, such as in the development of refrigerants and propellants, where the physical and chemical properties of the isomers can have significant impacts. Understanding the stereochemistry of 1,2-Dichloro-1,2-difluoroethane and its implications is crucial in the field of organic chemistry and related industries.
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2. Ethylene and formaldehyde molecular orbitalsEthylene (C2H4) and formaldehyde (CH2O) are two important organic compounds with distinct molecular structures and properties. The study of their molecular orbitals is crucial in understanding their chemical reactivity and bonding patterns. Ethylene, a simple alkene, has a π-bonding system formed by the overlap of p orbitals on the carbon atoms, which gives rise to its characteristic double bond. Formaldehyde, on the other hand, is a carbonyl compound with a carbon-oxygen double bond. The molecular orbitals of these compounds, including the sigma (σ) and pi (π) orbitals, play a crucial role in determining their reactivity, stability, and potential applications in various fields, such as organic synthesis, materials science, and biochemistry. Analyzing and comparing the molecular orbital diagrams of ethylene and formaldehyde can provide valuable insights into their chemical behavior and the fundamental principles of organic chemistry.
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3. SN2 reaction of CH3Cl + F-The SN2 (Substitution Nucleophilic Bimolecular) reaction between methyl chloride (CH3Cl) and the fluoride ion (F-) is an important organic chemistry reaction with significant implications. In this reaction, the fluoride ion, acting as a nucleophile, attacks the carbon atom of the methyl chloride, leading to the displacement of the chloride ion and the formation of methyl fluoride (CH3F). The SN2 mechanism involves the simultaneous breaking of the carbon-chlorine bond and the formation of the new carbon-fluorine bond, with the nucleophile approaching the carbon atom from the opposite side of the leaving group (chloride ion). This reaction is a valuable tool in organic synthesis, as it allows for the selective substitution of halides with other functional groups, such as fluorine, which can have important applications in the development of pharmaceuticals, agrochemicals, and other specialty chemicals. Understanding the mechanistic details and stereochemical outcomes of the SN2 reaction between CH3Cl and F- is crucial in the field of organic chemistry and its various applications.
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Computational Chemistry and Quantum Tunneling1. Computational Chemistry 실험 3에서는 계산화학과 양자 터널링에 대해 다루고 있습니다. 다양한 화합물의 피라미드형 및 평면형 구조의 에너지 차이를 계산하여 활성화 에너지를 구하고, 이를 통해 중심 원자의 크기, 치환기의 입체장애, 전기음성도, 공액 효과 등이 활성화 에너지에 미치는 영향을 분석하였습니다. 또한 무한 및 유한 퍼텐셜 장...2025.01.27 · 자연과학
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유기화학실험1) Exp 4. Kinetic Investigation of Unimolecular Solvolysis Pre-Lab1. Unimolecular Solvolysis Unimolecular nucleophilic Solvolysis는 반응 조건을 바꿔가면서 관찰하여 Unimolecular solvolysis에 영향을 미치는 요인이 무엇인지 알아보고 반응속도 결정단계가 전체 반응에 미치는 영향을 알아본다. Unimolecular Solvolysis는 SN1이라고 불리는 단분...2025.05.05 · 자연과학
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Kinetic Investigation of Unimolecular Solvolysis1. Unimolecular Solvolysis 이 실험에서는 t-BuCl의 단분자 용매분해 반응을 조사하였습니다. 반응 속도 상수 k와 초기 반응 속도를 계산하였고, 반응 속도와 온도, 용매 극성 등의 관계를 이론적 예상과 비교하였습니다. 실험 결과는 이론적 예상과 대체로 일치하였으며, 용매 극성이 증가할수록 반응 속도가 증가하는 것으로 나타났습니다. 2...2025.05.05 · 자연과학
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[유기화학실험1] 실험8_예비레포트_stereospecific Preparation 2. intramolecular SN2 reaction of bromohydrin to epoxide1. stereospecific Preparation 실험을 통해 bromohydrin이 intramolecular SN2 반응을 거쳐 epoxide로 전환되는 과정을 확인하였습니다. 이 반응은 stereospecific하게 진행되며, 최종 생성물인 epoxide의 입체 구조는 반응 메커니즘에 따라 결정됩니다. 2. intramolecular SN2 rea...2025.05.15 · 자연과학
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[물리화학실험] Gaussian을 이용한 양자화학 계산 예비보고서 A+1. Computational chemistry 계산화학은 분자, 원자, 원자의 구성 입자의 운동과 상태를 나타내는 함수를 컴퓨터를 이용해 계산함으로써 화학 물질들의 이론적인 문제를 다루는 학문이다. 2. Gaussian software 1970년도 John Pople 연구팀이 계산화학(computational chemistry)을 위해 제조한 양자화학 계...2025.01.19 · 자연과학
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유기화학실험 Sn2 reaction1. Sn2 reaction Sn2 반응은 친핵성 치환 반응의 한 유형입니다. 이 반응에서는 친핵체가 알킬 할라이드의 탄소 원자에 직접 공격하여 치환이 일어납니다. 이 실험에서는 Sn2 반응의 메커니즘과 특성을 이해하기 위해 에틸 4-브로모부티레이트와 2-포름일피롤 간의 반응을 수행합니다. 반응 시약과 장비, 실험 절차 및 관찰 결과를 자세히 기술하고 있습...2025.01.03 · 자연과학
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Quantum chemistry calculation SN2 reaction 10페이지
Abstract이 실험은 Computational chemistry 중 quantum chemistry method를 이용하는 계산화학 실험이다. GaussView 프로그램을 이용하여 1,2-Dichloro-1,2-Difluoroethane 분자를 시각 화한 후 Gaussian Calculation Setup에서 RHF/6-31G 방법으로 입체이성질체들의 에너지 및 dipole moment를 확인한다. 동일한 방법으로 Ethylene과 Formaldehyde의 dipole moment를 계산할 것이며, 이들의 HOMO(hig...2022.05.15· 10페이지 -
화학실험기법1 Exp 3. Computational Chemistry with Electronic Structure Methods (Quantum Chemistry Calculation- SN2 Reaction) 11페이지
화학실험기법1Exp 3. Computational Chemistry with Electronic Structure Methods(Quantum Chemistry Calculation: SN2 Reaction)Exp 3. Computational Chemistry with Electronic StructureMethods (Quantum Chemistry Calculation: SN2 Reaction)1. Abstract본 실험에서는 Gaussiview 프로그램을 실행하여(본래는 Gaussian09라고 불리는 가장 많이 사용되는 qu...2022.02.14· 11페이지 -
Computational Chemistry with Electronic Structure Methods 7페이지
exp 3. Computational Chemistry with Electronic Structure MethodsAbstractIn this experiment, with a program “GaussView”, quantum chemistry method will be understood. Three experiments will be conducted using the program. In first experiment, find the energy and dipole moment of 1,2-Dichloro-1,2-Diflu...2023.06.13· 7페이지 -
Exp 3. Computational Chemistry with Electronic Structure Methods 11페이지
Exp 3. Computational Chemistry with Electronic Structure Methods(Quantum Chemistry Calculation: SN2 Reaction)화학실험기법1Affiliation이화여자대학교 화학나노학과AbstractIn this experiment, we use GaussianView in computational chemistry to conduct three experiments. In the first part, we calculate the energy of 1,2-Dich...2022.06.02· 11페이지 -
화학실험기법. 화실기. Exp 5. Quantum Chemistry: SN2 Reaction 10페이지
Exp 5. Quantum Chemistry: SN2 ReactionⅠ. Abstract계산 화학은 기존 실험에서 관측할 수 없었던 값을 얻게 해준다. 기존 실험에서는 기계의 해상도나 전이 상태와 같은 분자의 불안정성 때문에 화학적인 특성을 자세히 알 수 없다는 한계가 있었다. 이를 알기 위해서는 슈뢰딩거 방정식의 풀이가 필요하고 복잡한 분자는 근사법이 필요하므로 컴퓨터를 이용한 계산화학이 필수적이다. 본 실험에서는 ‘GaussView’를 통해 분자들의 화학적인 특성을 관찰한다. Part 1에서는 입체 이성질체 사이의 에너지와 di...2020.04.18· 10페이지