Химики нашли ошибки в фундаментальных константах
При создании новых веществ химикам нередко приходится изменять структуры уже известных соединений. Чтобы заранее оценить, каким образом внесенные изменения скажутся на их характеристиках, ученые применяют уравнение Гаммета. Оно помогает спрогнозировать, насколько сильно изменится взаимодействие вещества с биологическими молекулами внутри организма, говорится на сайте Российской академии наук.
В основе уравнения Гаммета лежат константы — постоянные величины, отражающие степень влияния определенных атомных группировок на распределение электронной плотности в молекуле. Несмотря на теоретическую точность метода, иногда наблюдаются расхождения между расчетными значениями и результатами экспериментов. Например, бывает, что какая-то группа атомов должна притягивать электроны, но на деле она их отталкивает. Такие исключения долгое время оставались вне внимания химиков — их считали частными случаями.
Специалисты из Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН вместе с коллегами нашли выход из сложившейся ситуации, проанализировав взаимосвязь между экспериментально установленными параметрами, такими как длина химической связи, и известными константами Гаммета для ряда распространенных функциональных групп. Оказалось, что эта связь изменяется не постепенно, как предполагалось ранее, а резко и непредсказуемо. В результате используемые константы оказываются неспособными точно характеризовать реальное поведение указанных групп.
Для решения возникшей проблемы химики использовали группу элементов с четко установленным поведением (например, водород) и построили график прямой зависимости между длиной химической связи и соответствующими константами Гаммета. После этого они вычислили новую серию значений констант для тех химических групп, которые демонстрировали отклоняющиеся характеристики. Благодаря этому открытию стало возможным объяснить необычное поведение ранее загадочных молекул с использованием скорректированных значений констант Гаммета.
Результаты имеют значение не только для углубления знаний в области фундаментальной науки, но и для широкого круга прикладных направлений. Новые данные помогут ученым создавать более совершенные и специфичные катализаторы. В медицинской сфере обновленная система констант Гаммета повысит точность прогнозирования характеристик лекарств, что окажет значительное содействие в проектировании инновационных медикаментов. Помимо этого, точные значения позволяют целенаправленно регулировать качества полимеров и изготовляемых из них изделий.
«Это исследование — не просто исправление ошибки в таблицах, которыми ученые пользуются почти столетие. Это разработка нового подхода к решению старой фундаментальной проблемы, которая приведет к развитию многих сфер индустрии. В дальнейшем мы планируем использовать полученные данные в моделях машинного обучения для увеличения точности предсказаний уравнения Гаммета», — заключает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Игорь Никовский, кандидат химических наук, научный сотрудник ИНЭОС РАН.
Ранее химики воссоздали первый этап возникновения жизни в лаборатории.
