Influence of nanosilica surface on thione-thiol tautomerism of grafted thiourea groups

Abstract

The thione-thiol tautomerism has been investigated of thiourea groups grafted to silica surface in the presence of water molecules. The configuration of the transition state has been calculated by quantum chemical modeling of a N, N'-dimethylthiourea (DMTU) molecule in the forms of (CH₃)₂(NH₂)₂CS/CH₃NHCSHNCH₃ and of fragment silica clusters (HO)₃SiCH₂NHC(S)NHCH₃ with one water molecule (density functional theory method, B3LYP/6-31G (d, p)). The value of the total energy of the transition state with one water molecule and the activation energy of the thione-thiol tautomeric transition for different conformations of the system were obtained. The results of these calculations have shown that the activation barrier in the presence of a silica matrix decreases. The activation barrier in the studied systems is higher than that in similar systems in vacuum.

В работе была изучена тион-тиольная таутомерия тиомочевинных групп, привитых на поверхности диоксида кремния, в присутствии молекулы воды. Конфигурация переходного состояния была рассчитана путем моделирования молекулы N, N-диметилтиомочевины в формах ((CH₃)₂(NH₂)₂CS/CH₃NHCSHNCH₃ и фрагмента кластеров кремнезема (HO)₃SiCH₂NHC(S)NHCH₃ с одной молекулой воды методами квантовой химии (теория функционала плотности, метод B3LYP / 6-31G (d, р)). Были получены значения полной энергии переходного состояния с одной молекулой воды и энергии активации тион-тиольного таутомерного перехода для различных конформаций системы. Результаты этих расчетов показали, что в присутствии матрицы кремнезема активационный барьер уменьшается. В изученных системах он выше, чем в аналогичных системах в вакууме.

Було досліджено тіон-тіольну таутомерiю в присутності молекул води груп тіосечовини, прищеплених на поверхні діоксиду кремнію. Конфігурація перехідного стану була розрахована шляхом моделювання молекули N, N-диметілтіосечовини в формах (CH₃)₂(NH₂)₂CS/CH₃NHCSHNCH₃ і фрагментa кластерів кремнезему (HO)₃SiCH₂NHC(S)NHCH₃ з однією молекулою води методами квантової-хімії (теорія функціоналу густини, метод B3LYP / 6-31G (d, р)). Було отримано значення повної енергії перехідного стану з однією молекулою води і енергії активації тіон-тіольного таутомерного переходу для різних конформацій системи. Результати цих розрахунків показали, що в присутності матриці кремнезему бар'єр активації зменшується. У вивчених системах він вищий, ніж в аналогічних системах у вакуумі.