Влияние окружения на положение протона в водородной связи: эффекты локальных полей и специфической сольватации

Целью проекта является исследование эффектов окружения и разработка моделей (как континуальных, так и дискретных), описывающих влияние окружения на структуру комплексов с водородной связью в конденсированном состоянии, а именно на прочность комплексов, на геометрию водородных мостиков, на процессы перехода протона. Актуальность задачи определяется тем, что изменение сольватации сопровождает почти все химические процессы, происходящие в растворах, а одни из наиболее сильных эффектов наблюдаются для межмолекулярных комплексов, которые характеризуются пологими потенциальными поверхностями взаимодействия и, тем самым, особенно чувствительны к реактивному полю растворителя (учитывается в континуальных моделях) и образованию слабых связей с его молекулами (учитывается в дискретных моделях). Научная значимость и новизна проекта состоит 1) в разработке предсказательных моделей, которые дополняют существующие квантово-механические подходы и распространяют их применимость на комплексы с сильными водородными связями с «поделенным» протоном; 2) в теоретическом и экспериментальном (в т.ч. методом низкотемпературного ЯМР) исследовании комплексообразования и влияния на него эффектов сольватации для ранее слабоизученных и/или вообще не изученных типов доноров протона – арсиновых, сурьминовых и висмутиновых кислот (группы AsOOH, SbOOH, BiOOH); 3) в построении зависимостей между свойствами сольватной оболочки и наблюдаемыми спектральными характеристиками (ИК и ЯМР диагностика структуры и динамики систем с водородными связями и переходом протона), в частности для случая пересечения колебательных термов при переходе от симметричных/антисимметричных мод в группе вида XOO(–) или X(OH)2(+) к характеристическим колебаниям в группе вида XOOH (X = C, P, As, Sb, Bi). Способность выполнить поставленные задачи и востребованность результатов предыдущих работ авторов проекта подтверждаются публикацией статей в журналах первого квартиля и их цитированием в научной периодике (у руководителя проекта за последние 3 года 20 статей в журналах Q1 и 470 цитирований; имеются совместные статьи со всеми членами коллектива).