English
!

Доклады

Статистическая модель спонтанного деления в растворах

Трегубова М.А., Зленко Д.В., Стовбун С.В.

Институт Химической Физики имени Н.Н.Семёнова РАН. Москва, Косыгина, 4

В остывающих растворах трифторацетилированных α-амино­спиртов (ТФААС) спонтанно формируются сильно вытянутые структуры, получившие название струн. Струны представляют собой высокоструктурированные, жёсткие супрамолекулярные конструкции, образование которых происходит в преимущественно за счёт межмолекулярных ван-дер-ваальсовых сил. Недавно нами было обнаружено, что образование струн происходит также в рацемических растворах ТФААС, при этом для части образцов дифрактограмма ксерогелей и гомохирального образца совпадают, поэтому есть основания полагать, что каждая струна в таких образцах энантиомерно чистая. Таким образом, в системах ТФААС+растворитель, по-видимому, происходит спонтанное деление энантиомеров.

Методом молекулярной динамики (МД) были смоделированы разбавленные рацемические растворы ТФААС, в которых молекулы ТФААС образуют жидкие капли, что наблюдалось также и в гомохиральных растворах. Анализ энантиомерного состава капель в рацемических растворах показывает, что в мелких каплях (3--5 молекул) асимметрия состава в среднем не наблюдается. В то же время в каплях большего размера (7--10 молекул) наблюдается выраженный (1:3) избыток одного из энантиомеров. В среднем образование капель, обогащенных левым или правым энантиомером, оказывается равновероятным. Анализ энергии парных взаимодействия молекул ТФААС в каплях разного размера и состава показал, что в среднем энергия взаимодействия молекул в гомохиральных парах в крупных каплях, с выраженных энантиомерным избытком, на 1--1.5 кДж/моль больше чем в парах с различной хиральностью молекул.

Полученные данные позволяют сформулировать следующий гипотетический механизм спонтанного деления в рассматриваемых растворах. Образование нанокапель в гомохиральном растворе подчиняется обычным статистическим закономерностям, в следствие чего возможно формирование капель с некоторым избытком одного из энантиомеров. Ввиду того, что энергия взаимодействия двух одинаковых молекул оказывается чуть выше, присоединение к капле молекул находящегося в избытке энантиомера оказывается несколько выгоднее. Это создает предпосылки для усиления асимметрии состава и образования более крупных, практически гомохиральных капель и частиц мезофазы. Как было показано раньше, такие частицы служат зародышами роста струн, следовательно, частица мезофазы составленная из правовращающих молекул даст начало правовращающей струне и наоборот.

© 2004 Дизайн Лицея Информационных технологий №1533