Manoj Kumar & Joseph S. Francisco, Journal of the American Chemical Society, 2020
Американские химики смоделировали поведение отрицательно заряженного комплекса диметилаурида с молекулами воды в жидкой фазе и обнаружили, что золото и метильные группы способны образовывать в этой среде водородные связи. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of the American Chemical Society.
Водородные связи, хоть и считаются относительно слабыми, но играют очень важную роль в химии и биологии. Все сильнее ученые убеждаются в том, что помимо обычных акцепторов водородной связи (O, N, F), переходные металлы также могут связываться с кислыми (обедненными электронной плотностью) протонами. Например, ученые показали, что платина в противораковом средстве цисплатине может образовывать связи с атомами водорода молекул воды.
Похожие необычные взаимодействия с водородом может проявлять золото. В силу наличия заполненной 5d-орбитали ион золота может проявлять похожие необычные взаимодействия с водородом. Из всех металлов этот элемент имеет наибольшее сродство к электрону, сопоставимое с галогенами, что позволяет образовывать ауриды, в которых золото находится в степени окисления минус один, становясь хорошим акцептором протонов. Многие исследователи проводили расчеты образования водородных связей AuI...H-O в газовой фазе. Будут ли они образовываться в жидкой среде, где могут происходить более выгодные по энергии конкурентные процессы, остается неразрешенным вопросом.
Маной Кумар (Manoj Kumar) и Джозеф Франсиско (Joseph S. Francisco) из Университета Пенсильвании рассчитали молекулярно-динамические модели взаимодействий диметилаурида с водой. Симуляции методом молекулярной динамики Борна-Оппенгеймера позволили ученым проследить во времени за динамикой поведения системы из конечного числа молекул при данной температуре в различных средах.
Схематические изображения комплексов диметилаурида с молекулами воды (верхний ряд) и оптимизированное расположение атомов и связей в газовой фазе
Manoj Kumar & Joseph S. Francisco, Journal of the American Chemical Society, 2020
Кадры из модели динамического поведения молекул через 20 и 40 пикосекунд от начального положения. Взаимодействующие с комплексным соединением молекулы воды изображены в форме шаров и стержней. Красным обозначен кислород, серым - водород. Цифры показывают значение длины связи и угла Au-H-O
Manoj Kumar & Joseph S. Francisco, Journal of the American Chemical Society, 2020
Авторы утверждают, что результаты их исследования, предполагающие образование в жидкой воде неклассических водородных связей с атомом золота, поможет развить понимание слабых взаимодействий в комплексах переходных металлов. Это полезно и для уточнения фундаментальных представлений о химических связях, и с точки зрения применимости в катализе и супрамолекулярной химии.
Оказывается, водород, связанный с бором, также может образовывать слабые связи с π-системой ароматических соединений. Подобные связи могут влиять и на физическое передвижение по поверхности. Так, прошлым летом американские ученые показали, что водородные связи вносят ощутимый вклад в трение.
Алина Кротова