Химические приложения топологии и теории графов - Кинг Р.
Скачать (прямая ссылка):
Chemistry, 4th Ed., J. Wiley, N.Y., 1980. (Имеется русский перевод 2-го
издания: Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. В 3-х
томах. - М.: Мир, 1969.)
15. Sinanoglu О., Chem. Phys. Lett., 1984, v. 103, p. 315.
(Соответствующие авторские права на программное обеспечение графики и
патентные заявки О. Синаноглу, 1982 г. Результаты указаны ранее.)
16. Lee L.S., Sinanoglu О., серия из четырех статей (1972), частично в
Lee L.S., Ph. D. Thesis (Chem. Dept. Yale University 1973--1974).
17. Sellers P.H., Proc. Nat. Acad. Sci. US, 1966, v. 55, p. 693.
18. Clarke B.L., Adv. Chem. Phys., 1980, v. 43, p. 1 (и литература,
цитированная там).
19. a)Feinberg М., In: Chemical Reactor Theory - A Review, (Lapidus L.,
Amu-dson N.R., eds.), Prentice-Hall, Engelwood Cliffs, N.J., 1980. 6)
Horn F., Proc. Roy. Soc. (Lond.), 1973, v. A334, p. 313 (и другие работы
с Jackson); в) Osier G.F., Perelson A.S., Katchalsky A., Q. Rev.
Biophys., 1973, v. 6, p. 1 (и литература, цитированная там).
20. Гленсдорф П., Пригожий И. Термодинамическая теория структуры,
устойчивости и флуктуаций. - М.: Мир, 1973.
21. Sinanoglu О., Z. Physik. Chemie (in press).
22. Sinanoglu О., Theor. Chim. Acta, 1984, v. 65, p. 233, 243, 249, 255.
23*. Dewar M.J.S., J. Am. Chem. Soc., 1984, v. 106, p. 669.
РЕАКЦИОННАЯ ТОПОЛОГИЯ: ТЕОРИЯ МНОГООБРАЗИЙ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И
КВАНТОВОХИМИЧЕСКИЙ ДИЗАЙН СИНТЕЗА
П. Межей (P.G. Mezey)
Department of Chemistry, University of Saskatchewan,
Saskatoon, Canada S7N OWO
В последнее десятилетие разработка усовершенствованных методов квантовой
химии и соответствующих методов прикладной математики, так же как и
впечатляющее развитие вычислительной техники превращают квантовую химию в
важное дополнение к экспериментальному химическому исследованию. В
обозримом будущем окажется экономически возможным провести
квантовохимические модельные исследования различных вероятных путей
синтеза, прежде чем будет сделана попытка осуществить сам синтез нового
соединения. Для глобального и локального анализа множества всех реакций
всех молекул, образованных из данного набора N ядер и к электронов,
предложены реакционная топология и теория многообразий квантовохимических
гиперповерхностей потенциальной энергии реакционных химических систем.
Топологическая модель гиперповерхностей потенциальной энергии приводит к
некоторым упрощениям практических квантовохимических расчетов. Эта модель
образует строгую квантовохимическую основу для топологического
определения молекулярной структуры и механизма реакции. Графы пересечения
топологических открытых множеств многообразия, заменяющие понятие
традиционного пространства ядерных конфигураций, приводят к глобальной
квантовохимической модели реакционной системы, причем такая схема может
быть использована для планирования синтеза с помощью ЭВМ.
1. ВВЕДЕНИЕ
В последние 10 лет приложения методов квантовой химии с порази-тельной
скоростью расширяются во всех направлениях. Это стало возможным благодаря
двум факторам: с одной стороны, впечатляющему своей эффективностью
развитию вычислительной техники, по-прежнему происходящему ускоренными
темпами, с другой - применениям новых усовершенствованных математических
методов. Появляются новые области применения компьютерной кван-
92
П. Межей
товой химии, утверждающей себя как важное дополнение к разнообразным
экспериментальным химическим методам - от химической спектроскопии до
рентгеноструктурного и конформационного анализа.
Одной из областей экспериментальной химии, которая пока еще не стала
объектом систематических исследований специалистами по квантовой химии,
является дизайн химического синтеза *. Имеются вполне обоснованные
причины, по которым до сих пор опубликованы лишь немногие отдельные
результаты по этой тематике. С одной стороны, в настоящее время объектами
синтеза служат обычно молекулы, как правило, среднего размера или же
большие, для которых квантовохимический анализ является дорогостоящим. С
другой стороны, при отборе путей синтеза важную роль могут играть
сольватационные эффекты, а надлежащий их учет при квантовохимическом
анализе представляет собой сложную проблему. Тем не менее опубликованы
результаты удачных исследований (см., например, ряд исследований
литийорганических соединений группами Шлейера и Попла [1]), в которых на
основании квантовохимических расчетов предусматривались направления
возможного синтеза.
При квантовохимическом дизайне синтеза с помощью ЭВМ- необходимы расчеты
большого числа молекул, ряда возможных реагентов, интермедиатов,
переходных состояний и продуктов. Стехиометрические ограничения для
полной реакции означают, что все конкурентные пути синтеза, ведущие к
данному конечному продукту, можно описать, исходя из фиксированного
набора ядер и фиксированного числа электронов. Следовательно, все'эти
пути синтеза и возможные реакционные механизмы могут быть описаны
классическим образом, основываясь на функции энергии, которая зависит от
