Тема: Пниктогенные связи в кристаллах органических нитросоединений

Нековалентные взаимодействия играют важную роль в супрамолекулярной химии, кристаллической инженерии, разработке наноматериалов и молекулярной биологии. В последнее время такие типы взаимодействия привлекает все больше внимания. Имея объективное представление о деталях образования химической связи и структурообразующих нековалентных взаимодействиях на электронном уровне, мы получаем возможность предсказывать физико-химические, термические и термодинамические свойства вещества и разрабатывать функциональные материалы на основе данных веществ. Одним из таких взаимодействий является пниктогенная связь. Пниктогенная связь - это вид нековалентного взаимодействия, где ковалентно связанный атом пниктогена (N, P, As, Sb) выступает в роли акцептора электронной плотности. Атом азота нитрогруппы имеет повышенные значения электростатического потенциала, называемые п-дырка (п-hole), благодаря этому атом азота нитрогруппы ориентируется за счет электростатических взаимодействий на неподеленные электронные пары кислорода соседней нитрогруппы. А так как нитросоединения являются высокоэнергетическими соединениями и имеют широкое применение в качестве компонентов взрывчатых смесей, порохов, ракетных топлив, а также в биологии и химии, то данные соединения представляют высокий интерес в качестве исследования их квантово-химических свойств.
Таким образом объектами исследования выступили пниктогенные связи в кристаллах органическихполинитросоединений. Подобные молекулы могут образовывать бесконечные цепи в кристаллах за счет взаимодействий между атомом азота одной нитрогруппы и атомом кислорода другой.
Цель работы - изучить анизотропию свойств электронной плотности для нитрогрупп в органических молекулах и выяснить, как особенности анизотропии влияют на способность образования пниктогенных связей и характер упаковки в кристаллах.
Для количественного описания анизотропии свойств электронной плотности для нитрогрупп использовали следующие функции: молекулярный
электростатический потенциал (MEP), усредненную локальную энергию ионизации (AIE) и функцию локализации электронов (ELF).
В ходе работы проведен анализ кристаллографической базы данных С8В[1]на предмет содержания в ней нитрогрупп, связанных между собой пниктогенными связями, проведены вычисления и анализ характеристик молекулярного электростатического потенциала, энергии ионизации и характеристик электронной плотности для описания свойств п-дырки нитрогруппы.
Результаты работы были доложены на ХМеждународной конференции молодых ученых по химии «Менделеев-2017», 4-7 апреля 2017 года, Институт химии СПбГУ.

Купить

По результатам проведенных исследований в работе сделаны следующие выводы.
1. В ходе анализа кристаллографической базы данных CSD былиустановлены наиболее распространенные геометрические параметры пниктогенной связи и взаимодействий^.. О между соседними нитрогруппами. Всего структур, удовлетворяющих данным геометрическим параметрам - 568, и они включают в себя 609 контактов.
2. При анализе функциймолекулярного электростатического потенциала, функции локализации электронов и усредненной энергии ионизации установлены области локализации электронных пар кислородов нитрогрупп и позиция п- дырки. Обнаружено, что экстремумы молекулярного электростатического потенциаламогут смещатьсяк центру связи С-N.
3. Опровергнута гипотеза о том, что характеристики экстремумов электростатического потенциала и усредненная энергия ионизации нитрогруппкоррелируют с длиной контакта N. Ов кристаллах.

Купить