Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

ТЕОРЕТИКО-ГРАФОВЫЙ ПОДХОД В ИЗУЧЕНИИ ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ СТРОЕНИЕМ И СВОЙСТВАМИ АЛКИЛСИЛАНОВ

Виноградова М.Г., Салтыкова М.Н., Артемьев А.А.

В настоящее время проблема взаимосвязи "структура - свойство" весьма актуальна. Число полученных веществ непрерывно возрастает. Экспериментальное определение физико-химических свойств нередко сопряжено со значительными техническими трудностями и требует больших затрат материальных средств, квалифицированного труда, времени, да и не всегда возможно. Наличие надежных расчетных методов исследования позволяет предсказывать характеристики вещества (прежде, чем оно синтезировано, а свойство измерено) и тем самым выбирать из многих (еще не изученных и даже не полученных) соединений те, которые (согласно прогнозу) удовлетворяют поставленным требованиям. Это закладывает научные основы создания новых веществ и материалов с заранее заданными свойствами.

За последние десятилетия в теоретической химии широкое распространение получили представления топологии и теории графов. Они полезны при поиске количественных соотношений "структура - свойство" и "структура-активность", а также в решении теоретико-графовых и комбинаторно-алгебраических задач, возникающих в ходе сбора, хранения и обработки информации по структуре и свойствам веществ.

Изучение корреляций "структура-свойство" обычно ведется через топологические индексы (ТИ).

Известно много ТИ (см. [1-4]). Мы рассматривали такие индексы как

  • Число Винера f

(dii , dij- элементы матрицы расстояний).

  • Число f
  • Индекс Харари f
  • Индекс полной смежности Бартона f

 (аii , аij- элементы матрицы смежности).

  • число путей длины один f;
  • число путей длины два f
  • число троек смежных ребер f
  • число путей длины три f

(p3 известно как число полярности р); и др.

Не все ТИ имеют ясный физический смысл и равноценны по своей корреляционной способности со свойствами. Обычно они используются в корреляционных зависимостях вида Р=f(ТИ), например,

Р = a(ТИ) + b ,

Р = a(ТИ)2 + b(ТИ) + с,

Р = b(ТИ)a,

Р = aln(ТИ) + b ,

Р = a(ТИ)1+b(ТИ)2+...+n(ТИ)n+с

и т.п. Здесь а, b, с - некоторые параметры (не следует путать их с параметрами аддитивных схем.), подлежащих определению.

Топологические индексы могут также применяться как числа параметров в построении аддитивных схем. Лучшие результаты получаются при использовании не отдельных ТИ, а их определенных совокупностей.

Например, для алкилсиланов имеем,

f,

В табл. 1 представлены, найденные методом наименьших квадратов (МНК) значения энтальпийных параметров и результаты расчета энтальпий образования ряда алкилсиланов по указанным выше схемам.

Из таблицы видно, что в зависимости от полноты учета влияния несвязанных атомов согласие между рассчитанными и экспериментальными значениями ΔfН0(г, 298 К), как и следовало ожидать, улучшается. Существенное улучшение согласия расчёта с экспериментом начинается с учёта невалентных 1,2-взаимодействий.

Рассчитанные величины, в общем, согласуются с экспериментальными и позволяют предсказать (в пределах ошибок опыта) недостающие значения свойств членов исследуемого ряда.

Таблица 1. Параметры схем и результаты расчета энтальпий образования алкилсиланов (кДж/моль) в разных приближениях

Пара-

метр

Значения параметров оценки ΔfН0 (г, 298 К)

3

6

8

10

12

а0

bcc 

bcsi

 f

f

f

Δccc

Δccsi

f

f

ωcc

ω´cc

-4,615

-3,029

-39,600

13,025

-19,619

-89,936

-17,039

15,917

9,662

14,145

-27,443

-96,659

-8,903

24,910

16,448

-9,006

-1,770

16,885

-27,750

-75,689

-111,787

-17,330

-9,620

4,674

119,192

10,242

139,507

18,058

-29,863

-76,789

-79,552

-11,355

-11,827

10,155

90,831

14,782

84,179

6,650

-7,650

f

 emax

26,2

53,6

19,4

-60,2

19,5

-59,4

6,0

18,3

3,7

-14,4

По значениям 12 параметров табл. 1 выполнен расчёт энтальпий образования алкилсиланов от С1 до С6 [5]. Нами также для алкилсиланов были построены диаграммы «Свойство Р-ТИ», «Свойство Р - номер изомера» и ТИ - номер изомера», позволяющие просто и наглядно оценить корреляционную способность [6].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Виноградова М.Г., Папулов Ю.Г., Смоляков В.М. Количественные корреляции «структура свойство» алканов. Аддитивные схемы расчета. Тверь, 1999. 96 с.
  2. Химические приложения топологии и теории графов/Под ред.Р.Кинга. М.: Мир,1987.560 с.
  3. Применение теории графов в химии/Под ред. Н.С. Зефирова и С.И. Кучанова. Новосибирск: Наука, 1988. 306 с.
  4. Станкевич М.И., Станкевич И.В., Зефиров Н.С. Топологические индексы в органической химии//Успехи химии. 1988. Т.57, №3, С.337-366.
  5. Виноградова М.Г., Салтыкова М.Н. Теоретико-графовой подход в построении расчетных схем алкилсиланов//Вестник ТвГУ. 2007, №2(30), С.70-75.
  6. Виноградова М.Г., Салтыкова М.Н. Диаграммы в корреляциях»Структура-свойство» алкилсиланов//Вестник ТвГУ. 2007, №15(43), С.31-38.

Библиографическая ссылка

Виноградова М.Г., Салтыкова М.Н., Артемьев А.А. ТЕОРЕТИКО-ГРАФОВЫЙ ПОДХОД В ИЗУЧЕНИИ ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ СТРОЕНИЕМ И СВОЙСТВАМИ АЛКИЛСИЛАНОВ // Фундаментальные исследования. – 2009. – № 1. – С. 17-18;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=1672 (дата обращения: 20.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074