Применение топологических индексов в изучении структурно-свойственных связей в химических соединениях

Предложен новый подход к методике расчета теоретико-информационных индексов, учитывающий радиус атомов. Данная методика позволит использовать эти индексы в изучении зависимости «структура-свойство», для которых применение ранее известной методики расчета теоретико-информационных индексов не дает положительных результатов.

Ключевые слова: модифицированные теоретико-информационных индексы, алкилгалогенидов, корреляция, топологический индекс.

The new approach to a method of calculation teoretiko-information indexes considering the radius of atoms is offered. This technique will allow to use these indexes in dependence studying «structure property» for which application of earlier known method of calculation of teoretiko-information indexes doesn't yield positive results.

Key words: the indexes modified teoretiko-information, alkilgalogenid, correlation, a topological index.

Известно, что определение физико-химических свойства неорганических и органических соединений проводится посредством лабораторных опытов. Организация среды для проведения некоторых опытов и контроль над протеканием реакции создает определенные трудности. Примером этому можно указать выражение какого-либо физического параметра определенного вещества различными значениями. Например, температура кипения некоторых образцов химических соединений R-At (алкиластатов) в различной литературе представлена разными значениями. Необходимо отметить, что химические соединения обладают стабильной температурой кипения.

Исследования, проведенные с целью решения данной проблемы, дали положительные результаты. Так, впервые стало возможным определение точного значения какого-либо параметра, выраженного различными значениями при помощи модифицированных топологических индексов. В качестве примера этому можно указать нахождение точных численных значений химических соединений C₂H₅At, C₃H₇At, n-C₄H₉At, n-C₅H₁₁,At, n-C₆H₁₃At, температура кипения которых представлена различными значениями.

Модифицированная формула, полученная путем применения радиусов атомов к топологическим индексам симметрии окрестностей, обладает широкими возможностями. Формула представлена ниже.

                                                                              (1)

                                                                                                               (2)

                                                                                                     (3)

где n — число вершин графа, равное , n_i — количество вершин в подмножестве i, R_i — радиус атома.

Температура кипения и новые топологические индексы некоторых алкилгалогенидов представлены в первой и второй таблице соответственно.

Таблица 1

Таблица 2

Рассмотрим применение структурно-свойственных связей с использованием корреляции, выражающей зависимость между свойствами химических соединений и топологическими индексами.

Рис. 1. Корреляция зависимости температуры кипения с топологическим индексом  соединений C₂H₅Cl (I), C₂H₅Br (II), C₂H₅J (III), C₂H₅At (VI)

Применив топологический индекс  вещества C₂H₅At, температура кипения которого представлена различными значениями, к графику, построенному между топологическим индексом  и точной температурой кипения соединений C₂H₅Cl, C₂H₅Br, C₂H₅J, можно получить более точный результат.

Необходимо отметить, корреляционные графики в статье представлены в уменьшенном масштабе 1:7.

Рис. 2. Корреляция, выражающая температуры кипения с топологическим индексом соединений C₃H₇Cl (I), C₃H₇Br (II), C₃H₇J (III), C₃H₇At (VI)

Определяется, что температура кипения вещества C₃H₇At при применении корреляции равна 122 ^оС.

Выявление температуры кипения соединений C₅H₁₁At и C₆H₁₃At при применении корреляции, построенной топологическими индексами алкиластатов, представлен ниже.

Рис.3 Корреляция зависимости температуры кипения с топологическим индексом  соединений C₂H₅At (I), C₃H₇At (II), C₄H₉At (III), C₅H₁₁At (IV), C₆H₁₃At (V)

Из графика корреляции становиться ясно, что температуры кипения химических соединений C₅H₁₁At (IV), C₆H₁₃At (V) равны соответственно 173,2 ^оС и 197,6 ^оС.

Температура кипения алкиластатов, вычисленных при помощи модифицированных топологических индексов, представлены в следующей таблице.

Таблица 3

Таким образом, точное значение какого-либо параметра химических соединений, выраженного различными значениями, можно вычислить посредством модифицированной формулы топологического индекса симметрии окрестностей.

Литература:

1.                  «Химические приложения топологии и теории графов», Под. ред. Кинга Р. М. «МИР», 1987, ст. 206–216.

2.                  Салахов М. С., Гречкина О. Т., Багманов Б. Т., Аббасов З. С. Модифицированные теоретико-информационные индексы в установлении зависимости «структура-растворимость» фуллерена С60 в ароматических растворителях, «Молодой ученый», № 12, 2014, часть IV, ст. 351–355.

3.                  Аббасов З. С., Модифицированные теоретико-информационные индексы в решении задачи «структура-свойство», «Современные научные исследования и инновации», № 8 (40) часть I, август 2014, ст. 42–47.

4.                  Аббасов З. С., «Новый подход к методике расчета теоретико-информационных индексов молекул, с учетом радиусов атомов», «Молодой ученый», 18, 2014, часть II, ст. 111–115.