Интенсивности ИК колебаний как мера прочности водородных связей в супрамолекулярных и неупорядоченных системах: 2020 г. Этап 1

Project

Project Details

Description

Ученая степень: кандидат физико-математических наук,
Ученое звание: нет,
Должность: ассистент,
Область знаний: Химия, новые материалы и химические технологии
Мобильный телефон: +7 904 6419847,
e-mail: e.tupikina@spbu.ru

Современный дизайн супрамолекулярных систем и органических функциональных наноматериалов базируется на использовании молекулярных строительных блоков, предсказуемо взаимодействующих друг с другом. Распознавание блоков при самосборке и взаимодействие между ними в составе итогового материала часто осуществляется посредством множественных нековалентных связей, в т.ч. водородных мостиков. В то время как пространственное расположение доноров (AH) и акцепторов (B) протона на комплементарных фрагментах структуры определяет саму возможность образования водородных связей (A–H…B), прочность и геометрия этих связей зависят от целого ряда сложно учитываемых факторов: стерических затруднений и побочных электростатических взаимодействий, эффектов кооперативности и, конечно, протонодонорных и протоноакцепторных свойств групп AH и B, проявляемых ими во внутренней – как правило безводной – среде материала. Для слабоупорядоченных и в целом непериодических структур основным источником информации о свойствах водородных связей являются спектральные данные – ЯМР, УФ, ИК и др. Однако, интерпретация спектральных данных требует предварительного построения на рядах тестовых/модельных соединений корреляционных соотношений типа спектр-структура или спектр-энергия. В данном проекте мы предлагаем разработать новый метод оценки прочности и геометрии водородных связей по одному из наиболее характерных спектральных проявлений комплексообразования – по росту интенсивности полосы валентного колебания мостикового протона в ИК спектрах. До настоящего времени работы в этом направлении крайне редки, а фактически единственное ранее предложенное и получившее некоторое распространение корреляционное соотношение было опубликовано два десятилетия тому назад и его обоснованность и границы применимости вызывают много вопросов.
Целью проекта является выявление закономерностей типа спектр-энергия и спектр-структура для описания комплексов с водородной связью в составе межмолекулярных самоассоциатов, супрамолекулярных и неупорядоченных систем. Работа нацелена на установление практически применимых (простых в использовании) корреляционных уравнений, связывающих интенсивность валентного колебания протонодонорной группы AH и энергию/геометрию водородной связи AH…B. Спектральные параметры будут рассчитаны современными квантово-химическими методами, будет проведено сравнение с известными экспериментальными данными. Для достижения этих целей нами будут рассмотрены как гомологичные ряды модельных комплексов с изолированными водородными связями типа FH...F и OH...N, так и более сложная система, моделирующая множественные кооперативно взаимодействующие водородные связи (вплоть до перехода протона) между упорядоченными друг относительно друга димерами аминокислот в образцах некристаллической целлюлозы, модифицированной L-лизином.
AcronymPresidentMK_2020 - 1
StatusActive
Effective start/end date20/03/2031/12/20