Основные результаты следующие:
1. Проводилось моделирование отклика водородных связей на внешнее электрическое поле, а именно на примере комплексов CNH с анионом F(–) и с молекулой FLi в полярном растворителе (PCM; растворитель – вода); изучались вызываемые электрическим полем изменения геометрии, химических сдвигов ЯМР и констант спин-спинового взаимодействия. В широком диапазоне величин напряженностей электрических полей, направленных вдоль оси симметрии молекулы CNH, квантово-химическими методами были рассчитаны оптимальные геометрии комплексов, изотропные химические сдвиги 15N и константы спин-спинового взаимодействия 1J(15N1H). Было показано, что зависимость химического сдвига 15N от расстояния N…H нелинейная. В предельных случаях (свободная молекула CNH и свободный анион CN(–)) химические сдвиги 15N для обоих комплексов совпадают, при этом величина внешнего поля, необходимая для приближения к этим предельным случаям, существенно отличается. Это означает, что влияние непосредственно внешнего электрического поля на химсдвиг 15N невелико и им можно пренебречь, а изменения химсдвига 15N отражают исключительно изменение длины связи N–H.

2. С помощью квантово-химических расчетов было смоделировано влияние реактивного поля растворителя на диссоциацию галогенидов щелочных металлов M–X (M = Li, Na, K, Rb, Cs; X = F, Cl, Br, I, At). Для оценки эффектов растворителя применялись газофазные расчеты и расчеты, проведенные с использованием методов PCM и Adduct under Field (AuF). В последнем методе изменения электронного строения сольватированных молекул вызывались дополнительно введенным в расчеты внешним электрическим полем заданной напряженности. Этот подход позволяет разделить вклады эффектов макроскопического реакционного поля растворителя и специфических взаимодействий растворенного вещества с растворителем. Установлено, что приближение PCM способно моделировать диссоциацию галогенидов щелочных металлов на анионы, но аналогичные изменения расстояний металл-галоген можно моделировать внешним макроскопическим электрическим полем.

3. Изучено водородное связывание, переход протона и эффекты растворителя в комплексах с участием молекулы циановодорода, которая может выступать в роли как CH донора протона (форма NCH, слабый донор протона), так и NH донора протона (форма CNH, сильный донор протона). Рассматривались комплексы этих двух форм с разными молекулами-партнерами X. В каждом случае рассчитывались и сравнивались геометрические параметры, а также ЯМР-параметры: химические сдвиги 1H, 13C, 15N и константы спин-спинового взаимодействия между этими тремя ядрами. В целом результаты показали, что для слабых акцепторов протона X наиболее энергетически стабильной является форма NC‐H∙∙∙X, а для более сильных акцепторов – форма C≡N∙∙∙H∙∙∙X. При взаимодействии цианид-аниона со слабыми кислотами обе структуры, (NC)(−)∙∙∙H‐X и (CN)(−)∙∙∙H‐X, примерно одинаково вероятны и их ЯМР-характеристики близки к характеристиками свободного аниона (CN)(−). В свою очередь, константа спин-спинового взаимодействия 1J(15N13C) хорошо коррелирует с длиной связи CN и может быть использована для определения структуры комплексов в тех случаях, когда другие константы усредняются до нуля за счет процессов молекулярного и протонного обмена.

4. Проводилось исследование окисления трифенилпниктогенов для получения дифенилпниктогеновых кислот. В частности, были исследованы возможные пути синтеза дифенилпниктогеновых кислот Ph2XOOH (где X = As, Sb, Bi), проведены их структурные исследования с помощью рентгеновской дифракции, низкотемпературной (100 K) спектроскопии ЯМР и квантовой химии и объяснены особенности поведения исследуемых соединений. В результате подробного исследования, комбинирующего экспериментальные и теоретические методы, был сделан вывод, что стерически незатрудненные диарилпниктогеновые кислоты, содержащие Sb и Bi, не могут быть получены в свободном состоянии из-за их тенденции к ковалентной самоассоциации. Синтез стерически затрудненных аналогов включен в план работ на 2022-й год.

5. Проводились структурные исследования дифениларсиновой кислоты. Полученные дифениларсиновая (Ph2AsOOH) и дифенилфосфиновая (Ph2POOH) кислоты были исследованы в твердом теле и в растворе в полярных апротонных средах. Было обнаружено, что при кристаллизации из хлороформа дифенилфосфиновая кислота образует кристаллы, в которых молекулы связаны водородными связями в бесконечные цепи, причем полиморфизма не наблюдается. Напротив, дифениларсиновая кислота демонстрирует полиморфизм, давая два полиморфа, представляющих собой водородносвязанные бесконечные цепи. Ситуация меняется при переходе в полярный апротонный раствор. Исследования раствора проводились в смеси дейтерированных фреонов (CDF3/CDClF2) при 100 К. По числу новых сигналов, возникающих за счет так называемых вицинальных H/D изотопных эффектов, удалось установить стехиометрию самоассоциатов и было показано, что дифениларсиновая кислота, как и диметиларсиновая кислота, преимущественно существует в растворе в виде циклических димеров.