Введение к работе
Актуальность работы. Силациклобутаны и их производные постоянно привлекают внимание химиков благодаря необычному комплексу свойств, имеющих важное практическое значение. Прежде всего, они используются для получения тонких кремний-карбидных пленок, а также в качестве источника интермедиатов, содержащих двойную связь Si=C. Повышенный интерес к данным соединениям объясняется их широким применением в электронной промышленности, в медицине, в строительстве, на транспорте, в производстве полимеров и физиологически активных веществ.
Для интерпретации накопленного экспериментального материала в химии силациклобутанов и направленного поиска синтеза новых веществ необходимы надежные структурные данные об этих циклических системах. Однако, имеющиеся на сегодняшний день данные о строении силациклобутанов, полученные разными методами, весьма противоречивы.
Одним из основных источников информации о структуре свободных молекул является метод газовой электронографии (ГЭ). По мере совершенствования метода ГЭ и развития вычислительной техники часто возникает необходимость повторного исследования ключевых соединений с целью уточнения и выявления закономерностей в структуре силациклобутанов.
Целью работы явилось получение надежных данных о геометрических параметрах и конформации 4-членных циклов с атомами кремния с использованием динамической модели, в которой инверсия рассматривается как движение большой амплитуды и для ее описания вводится потенциальная функция.
В качестве объектов исследования выбраны следующие молекулы:
Січ >*Ч. СН3
1,1 -дихлорсилацнклобутан 1,1 -диметилсилациклобутан
(ДХСЦБ) (І) (ДМСЦБ) (II)
СН3\/1
СН3\/СН3 CH,\/CHj
СИ,.
с"5>< Ъ4оь
сн/ ^Чг//^ сн'
СНз' ХСН3 CHj СНз
1,1,3,3-тетраметил-1,3-Дисилациклобутан октаметилтетрасилациклобутан
(ТМДСЦБ) (III) (ОМТСЦБ) (IV)
Научная новизна. Для определения структуры и потенциальной функции инверсии использована динамическая модель, описывающая инверсию циклов как движение больших амплитуд. Модель учитывает также релаксацию геометрических параметров на основе оценок из неэмпирических квантово-химических расчетов. В работе исследована применимость классической функции распределения при инверсии циклов путем сопоставления с точной квантовой функцией.
Научная и практическая значимость работы определяется прежде всего важностью получения надежных структурных данных, которые могут быть использованы в теоретической химии (в теории строения молекул, в спектроскопии, для термодинамических расчетов и др.). Найденные геометрические параметры свободных молекул могут использоваться в качестве справочных данных, в частности, в международном справочнике Landolt-Bernstein.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научном семинаре лаборатории газовой электронографии Химического
факультета МГУ. Результаты данной работы были представлены на Всероссийских и Международных конференциях: на 18— Международном симпозиуме по молекулярной структуре (г. Остин, Техас, США, март 1998); на Национальной кристаллохимической конференции (г. Черноголовка, Россия, май 1998); на Научной конференции "Ломоносовские чтения" (г. Москва, Россия, апрель 1999); на II Международной Научно-Технической конференции "Актуальные проблемы химии и химической технологии "Химия-99"" (г. Иваново, Россия, май 1999).
Работа по тематике диссертации была поддержана Российским Фондом Фундаментальных Исследований (РФФИ, проекты 96-03-32660а, 96-15-97469 и 99-03-32511а, а также совместный проект РФФИ-ННИО-96-03-00008 и -99-03-04004).
Публикации. По результатам диссертации опубликовано четыре печатных работы и имеются тезисы четырех конференций.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, приложений и списка цитируемой литературы из 140 наименований. Работа изложена на 1і?страницах, включает 52 рисунка и 41 таблицу. В приложении в табличной форме приведены полные интенсивности рассеяния и линии фона для исследованных соединений.