| Abstrakt: | Wiązanie wodorowe to specyficzny rodzaj oddziaływań cząsteczkowych
powszechnie występujących w przyrodzie. Odgrywa zasadniczą rolę w budowie
materii, procesach biologicznych, biofizycznych, jak również biochemicznych.
Odpowiedzialne jest między innymi za stabilizację struktury przestrzennej drugo- i
trzeciorzędowej białek, tworzenie komplementarnych par zasad purynowych i
pirymidynowych, będących składowymi elementami kwasów nukleinowych, czy
agregację enzymów [1-7]. Wiązanie wodorowe to szczególny typ wiązania
chemicznego, ponieważ jest wystarczająco silne, aby łączyć biomolekuły, a
jednocześnie wystarczająco słabe, aby w warunkach fizjologicznych ulec zerwaniu, np.
łączy ze sobą pary komplementarnych zasad, tworząc strukturę podwójnej helisy DNA,
a równocześnie umożliwia jej lokalną denaturację, prowadzącą do replikacji DNA.
Ponadto za pośrednictwem wiązania wodorowego sterowana jest regio- i
stereoselektywność syntez organicznych [8]. Wpływają one również na strukturę
polimerów otrzymywanych w procesach polikondensacji, prowadzonych wobec eterów
koronowych [8].
Zrozumienie złożonej natury wiązania wodorowego wzbudziło ogromne
zainteresowanie świata nauki, czego przejawem są licznie publikowane prace
badawcze, rozważające teoretyczne i eksperymentalne aspekty wiązań wodorowych [9-
16]. Z przeglądu literaturowego wynika jednak, iż w dalszym ciągu, pomimo
systematycznie prowadzonych badań, wiele kwestii, dotyczących dynamiki wiązań
wodorowych, pozostaje niewytłumaczonych. Według mnie, najbardziej istotnymi osiągnięciami, uzyskanymi w badaniach nad widmami podczerwonymi kryształów amidów i tioamidów są:
1. Poszerzenie wiedzy o mechanizmach dynamicznych oddziaływań
kooperatywnych w układach wiązań wodorowych w sieciach kryształów
molekularnych.
2. Odkrycie nowego sposobu zachodzenia procesów samoorganizacji izotopowej
H/D w izotopowo rozcieńczonych kryształach molekularnych o łańcuchowym
ułożeniu wiązań wodorowych w sieciach.
3. Udowodnienie istotnych wpływów wywieranych przez podstawnikowe grupy
atomów, przyłączone do ugrupowania –CS–NH– lub –CO–NH–, na wielkość
energii dynamicznych oddziaływań kooperatywnych w układach wiązań
wodorowych kryształów tioamidów i amidów oraz ich wpływu na sposób
zachodzenia procesów samoorganizacji izotopowej H/D.
4. Wykrycie relacji pomiędzy strukturą elektronową grup podstawnikowych oraz
miejscem ich przyłączenia do ugrupowania tioamidowego lub amidowego, na
wielkość energii dynamicznych oddziaływań kooperatywnych, a w konsekwencji
na sposób zachodzenia procesów samoorganizacji izotopowej H/D.
5. Pomiary spolaryzowanych widm podczerwonych wiązania wodorowego dla
monokryształów dziesięciu układów molekularnych, w tym trzech amidów i
siedmiu tioamidów: 3’-metyloacetanilidu, 4’-metyloacetanilidu,
N-benzyloacetamidu, N-metylotiobenzamidu, N-metylotioacetamidu,
N-(m-tolylo)tioacetamidu, N-(p-tolylo)tioacetamidu, tioformanilidu,
N-benzylotioformamidu, N-benzylotioacetamidu.
6. Rejestracja spolaryzowanych widm w podczerwieni dla wszystkich
wymienionych w punkcie 5 układów krystalicznych deuterowo związanych.
7. Modyfikacja metody syntezy tioamidów (N-metylotiobenzamidu,
N-metylotioacetamidu, N-(m-tolylo)tioacetamidu, N-(p-tolylo)tioacetamidu,
tioformanilidu, N-benzylotioformamidu, N-benzylotioacetamidu).
8. Przeprowadzenie syntezy N-benzyloacetamidu.
9. Wyhodowanie monokryształów wszystkich układów molekularnych do badań
rentgenostrukturalnych oraz wyznaczenie ich struktury krystalograficznej
(3’-metyloacetanilidu, 4’-metyloacetanilidu, N-benzyloacetamidu,
N-metylotiobenzamidu, N-metylotioacetamidu, N-(m-tolylo)tioacetamidu,
N-(p-tolylo)tioacetamidu, tioformanilidu, N-benzylotioformamidu,
N-benzylotioacetamidu). Napisanie publikacji z wynikami tych badań.
10. Ponadto w ramach teorii silnego sprzężenia przeprowadzono obliczenia
modelowe kształtów konturów pasm νN-H i νN-D w widmach wodorowo i
deuteronowo związanych kryształów badanych układów molekularnych. |