Исследование электронной структуры индиго и его анионов методом dft study of the electronic structure of indigo and its anions dft method

Ключивые слова: Индиго, функциональная теория плотности, энергия диссоциации связи, энтальпия протонирования.
Keywords: Indigo, functional density theory, bond dissociation energy, protonation enthalpy.
Введение
Известно, что цвет красителей связан со структурой хромофоров в них и имеет интенсивные полосы поглощения в определенной части ультрафиолета и видимой сферы. Одним из таких соединений является индиго (2,2'-бииндолин-3,3'-дион), обнаруженный в растении индигофера тинкториа [1]. Краситель индиго играет важную роль как краситель, известный с древних времен, прочно прикрепляющийся к ткани. С учетом этого были разработаны способы получения индиго и его производных путем синтеза[2,3]. Спектроскопические и квантово-химические исследования играют важную роль в исследованиях в области цвета соединения и его структуры. Таким образом, природа хромофоров и электронных переходов индиго и его производных изучалась несколькими авторами с помощью методов квантовой химии [4-6]. В нескольких статьях [7, 8] изучались ИК- и КР-спектральные свойства индиго и его производных. Образование новой окраски идентифицировано в результате введения заменителей в молекулу индиго [9]. Еще одним важным аспектом соединения индиго является его способность образовывать комплексные соединения с металлами, а образование соединения типа MeL2 (хелатный комплекс) с ионами индиго Ni²⁺ , Co²⁺, Cu²⁺ и Zn²⁺ было обнаружено в 1930-х годах [10].
Известно, что молекула индиго может находиться в цис- и транс-конфигурациях (рис. 1). В транс-состоянии индиго (одиночная молекула) было обнаружено, что обе стороны могут образовывать координационные соединения с металлами через атомы кислорода и азота [10-14]. При образовании вышеуказанных комплексных соединений ион металла ковалентно связан с атомом азота в молекуле индиго и образует координационную связь с атомом кислорода. Также было обнаружено, что в случае индигоза два атома азота могут участвовать в образовании комплексного соединения [11]. Был получен даже радикальный комплекс индиго в присутствии металлического Ru [11]. Эти результаты также представляют большой интерес с точки зрения возможности увеличения донорской способности атомов O и N с помощью заменителей и для использования в качестве связующего агента для металлов путем прикрепления их к полимерным материалам (волокнам). Поэтому в данной работе были изучены геометрия цис-транс-состояний молекулы индиго и ее моно- и дианионов, энергетический барьер перехода между ними, распределение заряда в атомах, энергия диссоциации связи N-H и энтропия депротонирования. Эти характеристики ранее не рассчитывались для молекулы индиго и о них не сообщалось в литературе.