Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Диметилаурид оказался способен образовывать водородные связи в воде

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.

По расчетам в газовой фазе связь золота с водородом в комплексном соединении [Au(CH3)2)]-...H2O оказалась длиной чуть более 2,4 ангстрем, а угол Au...H-O составил почти 154 градуса, что подходит под критерии определения водородной связи: длина меньше 2,5 ангстрем, угол больше 150 градусов. При введении в теоретическую систему второй молекулы воды, золото образовало связь и с ней, но структурные параметры этой связи не позволили назвать ее водородной. В жидкой воде при температуре 300 кельвин золото формировало 1,9 водородных связей, в то время как две метильные группы также образовывали по 0,11 водородных связей с кислородом молекул воды. Статистические расчеты показали, что в основном в системе находились комплексы диметилаурида с водой, в которых золото связано с одной или двумя молекулами воды.

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

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.