ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Водородные связи из "Конфирмации органических молекул" Включение электростатической энергии в потенциальную функцию сопряжено с рядом принципиальных трудностей, и именно эта составляющая вносит наибольшие неопределенности в полные энергии различных конформаций. Первое затруднение состоит в том, что пространственное распределение электронной плотности в реальных молекулах непрерывно, но поскольку оно, как правило, неизвестно, приходится пользоваться грубыми приближениями — диполь-дипольным или монопольным. Второе затруднение связано с ролью растворителя. Дело в том, что молекулы растворителя, проникая в пространство, находящееся между атомами пептидной цепи, или даже располагаясь в стороне от пептида, меняют электростатическое силовое поле, и это изменение в большой мере зависит от природы растворителя. Все эти эффекты невозможно учесть строго, и, следовательно, приближения, которые мы рассмотрим, могут сильно искажать действительную картину и давать большие погрешности при оценках относительной стабильности конформеров. [c.364] Парциальные заряды определяют эмпирически из дипольных моментов связей [31, р. 244], которые, в свою очередь, находят из опытных величин дипольных моментов различных молекул, с помощью аддитивной векторной схемы. Кроме того, имеются полуэмпирические и неэмпирические квантово-механические методы расчета зарядов (см. гл. 6), однако погрешности подобных расчетов обычно весьма велики, поскольку распределение зарядов чувствительно к выбранному базису. [c.365] В первых двух колонках приведены значения, полученные из дипольных. моментов связей, в третьей — значения, вычисленные методом Дель Ре с параметризацией Берто и Пюлльмана [33], и в четвертом — значения, рекомендованные Рамачандраном [16]. [c.365] Если парциальные заряды еще удается оценить, то гораздо хуже обстоит дело с оценкой эффективной диэлектрической проницаемости среды 6. Вообще говоря, е определяется атомными поляризуемостями взаимодействующих атомов, влиянием окружающего поля и природой растворителя. При малых расстояниях е должно быть близко к единице, но непременно больше единицы. Действительно, силовые линии проходят в основном от атома к атому (в вакууме), однако часть их все же должна пересечь другие атомы пептида и молекулы растворителя с увеличением расстояния е должно увеличиваться, но неясно — до какого значения например, если растворитель — вода, то надо полагать, что и на больших расстояниях е не должно достигать макроскопического значения 81. [c.365] Брант и Флори [4], как, впрочем, и другие авторы, считали б постоянным — не зависящим от расстояния между парой рассматриваемых атомов, и приняли для него значение 3,5, близкое к значению высокочастотной диэлектрической проницаемости пептидной цепи. Шерага и сотр. [12, 34] варьировали значение б — от 1 до 4. Рамачандран [16], ссылаясь на успешные расчеты энергии решетки ионных кристаллов с вакуумным значением диэлектрической постоянной, предлагает остановиться на 1. [c.366] Изложенные соображения показывают, что к численным оценкам, чувствительным к изменению параметров электростатической составляющей потенциальной функции, надо относиться с большой осторожностью. В ряде случаев имеет смысл, варьируя параметры в разумных пределах, выяснить, какие результаты слабо, а какие — в большей мере зависят от принятых допущений. [c.366] В выражение (8.4) не входит в явном виде угловая зависимость энергии водородной связи, которой обычно придается большое значение. Однако, как указал А. И. Китайгородский [38], учитывая невалентные взаимодействия, мы тем самым автоматически учитываем и угловую зависимость энергии водородной связи. Действительно, при отклонении четверки атомов N—Н 0=С от прямой возникают сильные взаимодействия N--0, не говоря уже о взаимодействиях с другими атомами. [c.367] Для равновесного расстояния Н---0 (го), на основании рентгеноструктурных данных [39], было принято значение 1,80 А, для О — из термохимических оценок — значение 4 ккал/моль (если водородные связи образуются в органических растворителях типа СС14) и, наконец, для п—из спектроскопических данных — было принято значение 3 А . Полученная кривая приведена на рис. 8.1. [c.367] При увеличении г кривая асимптотически стремится к нулю в области 2,7—2,9 А она практически совпадает с кривой невалентного взаимодействия (кривая 1 на рис. 8.1). Это обстоятельство позволяет использовать кривую 2 (рис. 8.1) в качестве универсального потенциала О - - Н в пептидах. Имеющиеся экспериментальные данные по длинам водородных связей в амидах [40] находятся в области минимума этой кривой. Более того, ряд экспериментальных данных указывает на отсутствие барьера активации образования водородных связей, для которых расстояния О- Н лежат в пределах 2,2—2,45 А [41]. [c.367] Надо все же иметь в виду, что водородные связи, так же как и электростатические взаимодействия, дают большие неопределенности в энергии, поскольку их вклад в полную энергию зависит от природы растворителя. Далее, неясен еще вопрос, включается ли по крайней мере некоторая часть электростатических взаимодействий в эффективный потенциал водородной связи. [c.367] Вернуться к основной статье