Количественная оценка эффекта пи-сопряжения

Химики-расчетчики из Германии разработали основы метода, который, возможно, позволит осознанно подходить к дизайну и синтезу молекул с заранее спроектированными фотохимическими свойствами.

Пи-электроны сопряженных органических соединений, имеющих в своей структуре чередующиеся одинарные и кратные связи, делокализованы по всей системе сопряжения. Это обстоятельство приводит к тому, что сопряженные системы могут проявлять полезные оптические, электронные и электронно-оптические свойства. Таким образом, материалы на основе сопряженных молекул могут найти применение в органических светоиспускающих диодах или фотохимически активируемых молекулярных переключателях.

Свойства сопряженных систем определяются как протяженностью системы сопряжения (сопряженные карбоцепные полимеры, например, демонстрируют неплохую электропроводимость), так и энергетическим выигрышем, который система приобретает в результате сопряжения.

Гернот Френкинг (Gernot Frenking) и Израэль Фернандес (Israel Fernandez) из Университета Марбурга обнаружили, что расчтеные методы компьютерной химии позволяют оценить величину эффекта сопряжения.

Используя метод, известный как анализ энергии разложения [energy decomposition analysis (EDA)], Френкинг и Фернандес изучили группу пи-сопряженных соединений, представляющих собой производные цианоэтинилэтилена. Исследователи рассчитали величину энергии, связанную со стабилизацией молекул за счет пи-сопряжения. Наблюдается хорошая корреляция между полученными энергетическими эффектами и силой наблюдаемого сопряжения, определяемой эмпирически – за счет анализа химических сдвигов атомов углерода кратных связей в ¹³C ЯМР спектрах модельных соединений.

Френкинг утверждает, что метод анализа энергии разложения может быть использован для количественного анализа эффекта сопряжения. Он полагает, что квантово-химические методы дают возможность предсказывать силу сопряжения, и считает, что в связи с пристальным вниманием, прикованным к пи-сопряженным молекулам, разработанную им методику ждет большое будущее, как для теоретического понимания эффекта сопряжения, так и для создания материалов с практически полезными свойствами.

Источник: Chem. Commun., 2006