Theoretical Studies on the Mechanism of Hydrolysis of Nitroguanidine by AM1 Method

The mechanism of hydrolysis of nitroguanidine has been studied theoretically. The molecular geometries have been fully optimized at AM1 level of theory for reagent, activated and product complexes for hydrolysis of nitroguanidine in neutral, acidic and alkaline media, respectively. In neutral and acidic media, both activated complexes have four-membered ring structures, and the reaction-coordinated eigenvectors show heavy-atom reorganization and proton transfer to be truly concerted in both cases. In alkaline medium, the hydrolysis also involves activated complex. The calculated activation energies for the hydrolysis of nitroguanidine in neutral, acidic and alkaline media are 278.2 kJ/mol, 330.2 kJ/mol and 213.0 kJ/mol, respectively. Der Mechanismus der Hydrolyse von Nitroguanidin wurde rechnerisch untersucht. Die Molekul-Geometrien wurden voll optimiert auf das Niveau der AM1-Theorie fur die reagierenden, aktivierten und Produkt-Komplexe der Hydrolyse des Nitroguanidins in neutralem, saurem und alkalischem Medium. In neutralem und saurem Medium haben die beiden aktivierten Komplexe eine 4-gliedrige Ringstruktur und die mit der Reaktion koordinierten Eigenvektoren zeigen Umordnung der schweren Atome und Protonenubertragung, was in beiden Fallen tatsachlich gleichzeitig verlaufen mus. Auch im alkalischen Medium entstehen bei der Hydrolyse aktivierte Komplexe. Die berechneten Aktivierungsenergien fur die Hydrolyse des Nitroguanidins in neutralem, saurem und alkalischem Medium betragen jeweils 278,2 kJ/mol, bzw. 330,2 kJ/mol, bzw. 213,0 kJ/mol. Le mecanisme d'hydrolyse de la nitroguanidine a ete etudie de facon theorique. Les geometries moleculaires ont ete totalement optimisees au niveau de la theorie AM1 pour les complexes reactants, actives et de produits pour l'hydrolyse de la nitroguanidine en milieu respectivement neutre, acide et alcalin. En milieu neutre et acide, les deux complexes actives ont des structures annulaires a 4 membres, et les vecteurs propres coordonnes a la reaction presentent une reorganisation des atomes lourds et un transfert de protons, ce qui doit effectivement se produire simultanement dans les deux cas. En milieu alcalin, l'hydrolyse englobe egalement un complexe active. Les energies d'activation calculees pour l'hydrolyse de nitroguanidine en milieux neutre, acide et alcalin sont respectivement de 278,2 kJ/mol, et 330 kJ/mol et 213,0 kJ/mol.