ЯМР Спектральні параметри систем на основі ароматичних поліамідів: квантово-хімічна інтерпретація сольватаційних ефектів середовища

Abstract

За допомогою ab initio методів квантової хімії здійснено детальне теоретичне дослідження базових параметрів спектрів протонного магнітного резонансу на прикладі N-фенілбензаміду, що відіграє роль прототипу мономерної ланки ароматичних поліамідів, зокрема фенілону. У межах роботи розглянуто особливості сольватаційних ефектів середовища, що виникають за умов усередненого впливу молекул диметилацетаміду та диметилсульфоксиду без деталізації специфіки будови першої сольватної оболонки димеризованої форми модельної сполуки. Одержані результати свідчать про високу спорідненість обраних структурних фрагментів макромолекул по відношенню до сольватуючих ефектів середовища лише у випадку застосування методу поляризуючого континууму. При цьому енергія сольватації становить не менше 52.5 кДж/моль, тоді як модель Онзагера демонструє значно менший стабілізуючий вплив, що не перевищує 4.5 кДж/моль. Результати розрахунків спектральних характеристик модельної системи в газовій фазі та з урахуванням ефектів середовища у межах обраного розрахункового наближення добре узгоджуються з даними такого типу, одержаними раніше, та можуть мати принципове значення з точки зору попереднього оцінювання спорідненості окремих ділянок макромолекул по відношенню до сольватуючого впливу диполярних апротонних розчинників. Using the ab initio methods of quantum chemistry a detailed theoretical investigation for the basic parameters of proton magnetic resonance spectra has been carried out using the example of N-phenylbenzamide, which plays the role of a prototype for a monomeric chain of aromatic polyamides, in particular phenylon. Within the scope of this work, some features for the solvation effects of medium, which occur under the action of averaged influence of dimethylacetamide and dimethyl sulfoxide molecules, are considered without details of the structure for the first solvation shell of dimerized form of model compound. The obtained results are closely to the high affinity of the selected structural fragments of macromolecules in relation to the solvation effects of medium only in the case of using the polarizable continuum method. At the same time, the solvation energy is at least 52.5 kJ/mol, while the Onsager model shows a much smaller stabilizing effect, which does not exceed 4.5 kJ/mol. The results of calculations for the spectral characteristics of model system in vacuo as well as taking into account the effects of medium one, within the chosen level of theory are in good agreement with the data of this type obtained earlier and may be of fundamental importance from the point of view of the preliminary assessment for the affinity of individual sections of macromolecules in relation to the solvation effect of dipolar aprotic solvents.