Известно, что циклические эфиры борных кислот способны к формированию молекулярных комплексов как с донорами, так и с акцепторами электронной пары и, таким образом, являются удобными объектами в компьютерном моделировании механизмов взаимодействия субстрата с растворителями различной природы [1-5]. Ранее [6] было показано, что главным минимумом на поверхности потенциальной энергии (ППЭ) 2,5-диметил-1,3,2-диоксаборинана (I) является конформер экваториальной софы (Се), локальный минимум соответствует форме аксиальной софы (Са), а переходное состояние - конформации 2,5-твист (2,5-Т).
Настоящая работа посвящена исследованию конформационной изомеризации молекул эфира I в кластере из 39 молекул воды с помощью полуэмпирического приближения РМ3 в рамках программного обеспечения HyperChem [7].
Исследуемый кластер был сформирован последовательным добавлением молекул воды к эфиру-I таким образом, чтобы возникала водородная связь вода-боринан либо вода-вода; при этом одна из молекул воды образует координационную связь О-В. После прибавления очередной молекулы воды проводилась минимизация энергии полученной системы. Общий вид кластера для основного минимума (конформер Се) показан на схеме. Пунктирными линиями обозначены водородные связи.
Нами установлено, что конформационное поведение соединения I в водном кластере, также как и в разряженной газовой фазе, содержит 2 минимума и одно переходное состояние (ПС) - полукресло; их относительные энергии в сравнении с данными для изолированного борного эфира I представлены в таблице.
Полученные результаты свидетельствуют о заметном возрастании различий между главным и локальными минимумами в случае кластера (примерно в 2.3 раза). Второй особенностью конформационной изомеризации борного эфира-I в окружении воды является изменение характера ПС (полукресло вместо формы 2,5-Т) и увеличение барьера инверсии примерно в 1.2 раза. Координационная связь О-В сохраняется во всех формах; ее длина в конформерах Се, Са и ПК составляет 1.5708, 1.5757 и 1.5756 А соответственно, а средняя длина водородной связи молекул воды с гетероатомами кислорода равна 1.803 А.
Таким образом, моделирование конформационной изомеризации 2,5-диметил-1,3,2-диокса-боринана в кластере, сформированном из 39 молекул воды, выявило заметное влияние растворителя на конформационные свойства этого соединения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Валиахметова О.Ю., Бочкор С.А., Кузнецов В. В. // Современные проблемы физики и физико-математического образования. Материалы V Уральской региональной научн.-практ. конф. Уфа: БГПУ, 2006. С. 123.
2. Валиахметова О.Ю., Бочкор С.А., Кузнецов В. В. // XIII Всероссийская конф. «Структура и динамика молекулярных систем». Яльчик-2006. Сб. статей. Вып. 13. 4.I. Уфа - Казань - Москва -Йошкар-Ола. 2006. С. 163.
3. Валиахметова О. Ю., Бочкор С. А., Кузнецов В. В. // Фундаментальные исследования. 2006.№ 4. С. 81.
4. Валиахметова О. Ю., Бочкор С. А., Кузнецов В.В. // Журн. общ. химии. 2009. Т.79, вып.3.С.396.
5. Валиахметова О. Ю., Бочкор С. А., Кузнецов В.В. // Журн. орг. химии. 2009. Т.45, вып.5.С.796.
6. Кузнецов В.В., Новиков А.Н., Рублев И.С.,Марколенко Н.Ю. // Химия гетероцикл. соединений. 2003. № 3. С.426.7. HyperChem 7.01. Trial version. www.hyper.com.