Метод для определения структуры фосфорорганических соединений стал точнее на 20%

Российские химики представили новый базисный набор функций, которые описывают атомные орбитали ядер фосфора. Эти базисные функции используются для расчетов спектральных характеристик в методe ядерного магнитного резонанса (ЯМР), который применяют при контроле качества и исследовании новых фосфорорганических соединений. Они входят в состав пестицидов, лекарств, катализаторов и других важных веществ. Исследование опубликовано в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.

Фосфорорганические соединения, в состав которых входит, помимо углерода, как минимум один атом фосфора, применяются во многих отраслях промышленности. На основе таких веществ производят лекарства, пестициды, стабилизаторы и пластификаторы полимеров, катализаторы и так далее. Как при поиске новых фосфорорганических соединений, так и при контроле качества уже существующих препаратов нужно анализировать их структуру, от которой напрямую зависят свойства. Для этого обычно используется метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах фосфора 31P. Он позволяет получать спектры, на основе которых специалисты определяют присутствие тех или иных атомов и группировок. Для интерпретации спектров ЯМР важно рассчитывать химический сдвиг — изменение сигнала от исследуемого вещества по сравнению с эталоном, фосфорной кислотой. Для расчета этого параметра используется базисный набор математических функций, которые описывают молекулярные и атомные орбитали.

Химики из Иркутского института химии им. А. Е. Фаворского СО РАН разработали новый базисный набор функций для ЯМР на ядрах фосфора. От уже существующих он отличается расширенным числом функций, описывающих d-орбитали атомов фосфора. По мнению исследователей, это поможет более точно и эффективно рассчитывать химические сдвиги. При этом ученым удалось сократить общее число функций в базисном наборе, что также упростит и сократит квантовохимические вычисления. Свой метод расчетов химики оценили, охарактеризовав с помощью ЯМР 20 фосфорорганических соединений. Авторы сравнили результаты со значениями, которые получаются при использовании других базисных наборов. Оказалось, что новый метод расчетов действительно позволил сделать ЯМР на ядрах фосфора точнее: погрешность снизилась на 20%.

Новый базисный набор в дальнейшем будет использоваться для квантовохимических расчетов при использовании ЯМР на ядрах фосфора. Этот метод применяется для идентификации новых соединений, при контроле качества продукции и так далее, а также может быть интересен специалистам в различных сферах — от органического синтеза до фармакологической промышленности.

Материал подготовлен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».