Interested Article - Поверхность Хиршфельда

Поверхность Хиршфельда — математическое понятие, описывающее характер взаимодействия молекул (в том числе заряженных молекул и сложных многоатомных ионов) между собой, в отличие от химических связей, описывающих взаимодействие внутри молекул. Один из современных подходов, используемых для описания молекул в современной кристаллографии .

Данный подход представляет собой попытку выйти за рамки существующей парадигмы — межъядерных расстояний и углов, диаграмм упаковки кристаллов с молекулами, представленными с помощью различных моделей, и идентификация тесных контактов, которые считаются важными, а рассматривать молекулы как «органическое целое», тем самым принципиально заменив обсуждения частных межмолекулярных взаимодействий (включая силы Ван-дер-Ваальса , водородные связи , пи-стэкинг, дисперсионные силы и др.) на беспристрастную идентификацию и количественную оценку совокупности всех коротких контактов (сохранив возможность разделения этих взаимодействий по их типам). Особое значение такой подход может иметь для биомолекул. Доступное описание метода приведено в учебнике .

Поверхность Хиршфельда (ПХ) возникла в результате попытки определить пространство, занимаемое молекулой в кристалле, с целью разделения электронной плотности кристалла на молекулярные фрагменты . Поверхности Хиршфельда были названы в честь Ф. Л. Хиршфельда. Оригинальная статья Хиршфельда об этом разделении на сегодняшний день привлекла около 800 ссылок, из них более 75 % — за последние пять лет. Он предложил схему разделения электронной плотности в кристалле и весовую функцию для каждого атома в молекуле .

В настоящее время для расчёта поверхности Хиршфельда используется программа .

Некоторые примеры применения поверхности Хиршфельда . Для сравнительно простых молекул поверхность Хиршфельда может быть сгенерирована прямо на сайте журнала Acta Crystallographica Sec.E — Crystallographic Communications, например для катиона морфолиния, пройдя на страницу оригинальной статьи , при нажатии на панели слева кнопки 3D-view, попадаешь на страницу, где имеется опция «сгенерировать поверхность Хиршфельда» и, после выделения желаемого фрагмента, получается следующее изображение:

Cation of morpholinium in its perchlorate salt

В программе CrystalExplorer имеется возможность оценить вклады различных видов взаимодействия ( стэкинг , водородные связи , вандерваальсовы , дисперсионное и др.) в общий баланс межмолекулярных взаимодействий в рассматриваемой молекуле, или проследить их изменение в ряду молекул. В последнее время в кристаллохимических статьях использование поверхности Хиршвельда стало важным элементом заключительной части исследования.

Примечания

  1. Афанасьев А.В., Белова Е.В., Герман К.Э., Новиков А.П. . — M.: , 2022. — С. 89—109. — 110 с. — ISBN 978-5-9933-0408-3 . 17 февраля 2023 года.
  2. Mark A. Spackman, Dylan Jayatilaka. (англ.) // CrystEngComm. — 2009-01-07. — Vol. 11 , iss. 1 . — P. 19–32 . — ISSN . — doi : . 18 февраля 2023 года.
  3. F. L. Hirshfeld. (англ.) // Theoretica chimica acta. — 1977-06-01. — Vol. 44 , iss. 2 . — P. 129–138 . — ISSN . — doi : .
  4. A. P. Novikov, A. A. Bezdomnikov, M. S. Grigoriev, K. E. German. (англ.) // Acta Crystallographica Section E: Crystallographic Communications. — 2022-01-01. — Vol. 78 , iss. 1 . — P. 80–83 . — ISSN . — doi : . 18 февраля 2023 года.
  5. Anton Petrovich Novikov, Mikhail Alexandrovich Volkov, Alexey Vladimirovich Safonov, Mikhail Semenovich Grigoriev. (англ.) // Crystals. — 2022-02. — Vol. 12 , iss. 2 . — P. 271 . — ISSN . — doi : . 18 февраля 2023 года.
  6. Mikhail S. Grigoriev, Konstantin E. German and Alesia Ya. Maruk. (англ.) // Acta Cryst. Sec. E - Crystallographic Communications : журнал. — 2008. — February ( vol. 64 , no. 2 ). — P. o390 . — ISSN . 24 февраля 2023 года.
Источник —

Same as Поверхность Хиршфельда