УДК 547.1:547.21

МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ТЕОРЕТИКО-ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИНДЕКСЫ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧИ «СТРУКТУРА-СВОЙСТВО»

Аббасов Зияфет Сабир оглы
Школа № 3 Бинагадинского района, г. Баку
докторант химических наук

Аннотация
Предложен новый подход к методике расчета теоретико-информационных индексов, учитывающий радиус атомов. Данная методика позволит использовать эти индексы в изучении зависимости "структура-свойство", для которых применение ранее известной методики расчета теоретико-информационных индексов не дает положительных результатов.

Ключевые слова: алканов, алкилгалоденидов, галогенами, корреляция, модифицированные теоретико-информационные индексы, топологический индекс


MODIFIED INFORMATION-THEORETIC INDICES IN SOLVING THE PROBLEM OF "STRUCTURE-PROPERTY"

Abbasov Ziyafat Sabir
School No.3 of Binagadi district, Baku
doctorate of chemical sciences

Abstract
The new approach to a calculation methodology of theoretical-information indices considering radius of chemical elements has been proposed. This calculation methodology opens new possibilities for use these indices in study of dependence “stucture-property” of chemical compounds.

Keywords: alkanes, alkilqaloqenits, correlasion, modified theoretical-information indices, qaloqenome, topological index


Рубрика: 02.00.00 ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Аббасов З.С.о. Модифицированные теоретико-информационные индексы в решении задачи «структура-свойство» // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 8. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/08/37183 (дата обращения: 29.09.2017).

Изучение физико-химических свойств веществ осуществляется на основе лабораторных испытаний. Однако, используя корреляционные графики, выражающие зависимость между топологическими индексами и свойствами веществ, без проведения лабораторных испытаний, изучение свойств веществ является направлением, обладающим широкими перспективами. 
Среди топологических индексов, применяемых в сфере изучения свойств химических соединений, можно указать Саркар [1], Раухаудхури [2], Рой [3,4] и др.
Выбор нужного индекса для подробного изучения отдельных свойств является важной задачей. Если при применении какого-либо свойства определенный индекс дает положительные результаты, применение другого индекса не дает возможность для получения точной информации. 
Необходимо отметить, что наряду со множеством положительных результатов используемых индексов, в исследованиях, проводимых в различных направлениях, возникают определенные трудности. Примером этому могут служить соединения с различными галогенами в идентичном состоянии одного вещества (CHF, CHCl, CHBr, CHJ). 
Так как атомы элементов в топологических индексах, вычисляемых на основе теории графа, указываются в одинаковых точках, значения, полученные от вычисления топологических индексов веществ с различными галогенами в идентичном состоянии, бывают равными и построение корреляций, выражающих «структура-свойство», становится невозможным. 
Проводимые мною исследования в данном направлении дали удачные результаты. Так, новые модификации, полученные прибавлением радиусов различных элементов к вычислению индексов, обеспечили полное решение проблемы. 
Информационное содержание графа относительно окрестности к-го порядка (ICk), полного информационного содержания (TICk), структурное информационное содержание (SICk), информационное содержание связывания (BICk) и комплементарное информационное содержание (CICk) (к=0-2) могут быть рассчитаны следующим образом [5]:

  (1)
 (2)
 (3)
 (4)
 (5)

где n - число вершин графа, равное ni – количество вершин в подмножестве iN - число ребер графа, Ri – радиус атома. 
Топологические индексы , и  химических соединений CH3 X, C2H5X, C3H7X, C4H9X (X>F, Cl, Br, J) даны в следующей таблице. 

Таблица 1
Формула
CH3 F
0,0889
0,4443
2,233
0,0889
0,4443
2,233
0,0889
0,4443
2,233
CH3Cl
0,1051
0,52565
2,2168
0,1051
0,52565
2,2168
0,1051
0,52565
2,2168
CH3Br
0,1121
0,5605
2,2098
0,1121
0,5605
2,2098
0,1121
0,5605
2,2098
CH3J
0,1209
0,6046
2,201
0,1209
0,6046
2,201
0,1209
0,6046
2,201
C2H5F
0,085
0,6797
2,915
0,1042
0,8337
2,8958
0,1364
1,091
2,8636
C2H5Cl
0,0981
0,7847
2,9019
0,1173
0,9387
2,8827
0,1495
1,196
2,8505
C2H5Br
0,1037
0,8297
2,8963
0,123
0,9837
2,877
0,1551
1,241
2,8449
C2H5J
0,1108
0,8867
2,8892
0,1301
1,0407
2,8699
0,1622
1,298
2,83775
C3H7F
0,0815
0,8963
3,3779
0,1148
1,2624
3,3447
0,1673
1,84
3,2922
C3H7Cl
0,0925
1,0174
3,3669
0,1258
1,3835
3,33365
0,1783
1,961
3,28115
C3H7Br
0,0972
1,0693
3,3622
0,1305
1,4354
3,3289
0,183
2,013
3,2764
C3H7J
0,1032
1,135
3,3562
0,1365
1,50115
3,323
0,189
2,0787
3,2705
C4H9F
0,0789
1,1043
3,7285
0,1119
1,5663
3,6955
0,175
2,4504
3,6323
C4H9Cl
0,0884
1,2376
3,719
0,1214
1,6996
3,686
0,1845
2,5836
3,6228
C4H9Br
0,0925
1,2947
3,715
0,1255
1,7567
3,6819
0,1886
2,6408
3,6187
C4H9J
0,09765
1,3671
3,7097
0,13065
1,8291
3,6767
0,1938
2,7132
3,61355

Рассмотрим линейные корреляции, выражающие зависимость между плавлением, кипением соединений C2H5X, C3H7X, C4H9X (X>F, Cl, Br, J) с вычисленными индексами. 
Температуры плавления и кипения некоторых алкилгалогенидов представлены в таблице-2 [6].

Таблица 2

Формула
Температура плавления, о С
Температура кипения, о С
C2H5F
- 143,2
- 37,7
C2H5Cl
- 138,7
- 12,2
C2H5Br
- 119
38
C2H5J
- 108,5
72,2
C3H7F
- 159
- 3,2
C3H7Cl
- 122,8
47,2
C3H7Br
- 109,8
70,9
C3H7 J
- 101,4
102,4
CH3Cl
- 97,7
- 24,22
C4H9Cl
- 123,1
78
C4H9F
- 134
32
C4H9Br
- 112,4
101,6
C4H9J
- 103,5
131

Рис. 1 Корреляция зависимости температуры кипения с топологическим индексом  соединений C2H5F (I), C2H5Cl (II), C2H5Br (III), C2H5J (IV). 

Рис. 2 Корреляция выражающая зависимость температуры кипения с топологическим индексом  алкилгалогенидов C3H7F (I), C3H7Cl (II), C3H7Br(III), C3H7J (IV). 

Рис. 3 Корреляция зависимости температуры плавления с топологическим индексом  соединений C3H7F (I), C3H7Cl (II), C3H7Br (III), C3H7J (IV). 

Рис. 4 Корреляция зависимости температуры кипения с топологическим индексом  соединений C4H9F (I), C4H9Cl (II), C4H9Br (III), C4H9J (IV). 
Если применить вновь модифицированные топологические индексы к соединениям с одинаковыми галогенами различных алканов, то получим линейную корреляцию, выражающую связи «структура-свойство». 

Рис. 5 Корреляция, выражающая зависимость температуры кипения с топологическим индексом алкилгалогенидов CH3Cl (I), C2H5Cl (II), C3H7Cl(III), C4H9Cl (IV). 

Наряду с температурами плавления и кипения, построение корреляций, выражающих зависимость между вновь модифицированными топологическими индексами, успешно применяется при изучении неизвестных физико-химических свойств веществ. 
Рассмотрим корреляцию, показывающую зависимость между плотностью веществ и топологическими индексами. 
Плотности некоторых алкийодидов () представлены в нижеследующей таблице.Таблица 3

                          Алкилйодид

плотность

CH3J
C2H5J
C3H5J
C4H9J
плотность 
2,279
1,993
1,747
1,617

Рис. 6 Корреляция зависимости плотностей () с топологическими индексами химических соединений CH3J (I), C2H5J (II), C3H7J (III), C4H9J (IV). 

Возможно изучение неизвестных свойств веществ с помощью построенных корреляций без проведения лабораторных испытаний. Например, применив топологический индекс  соединения C2H5At к корреляции рис. 1, топологический индекс  соединения C3H7At к корреляции рис. 2, топологический индекс  соединения C4H9At к корреляции рис. 4, можно определить температуру кипения веществ. 
Применив топологический индекс  соединений C5H11Cl, C6H13Cl и др. к корреляции рис. 5 можно определить температуру кипения веществ. 
Вычислив математическим путем топологический индекс  веществ C5H11JC6H13J и др. и применив в рисунку-6 можно найти плотности данных веществ (). 
Таким образом, изучение свойств веществ возможно при применении вновь модифицированных индексов, без использования лабораторных испытаний.


Библиографический список
  1. Sarkar R., Roy A.B., Sarkar P.K., Math. Biosci., 1978, v. 39, p. 299.
  2. Raychaudhury C., Basak S.C., Ray S.K., Roy A.B., Ghosh J.J., Abstract: 19th Annual Meeting, Society of Engineering Sciences Inc., University of Missouri-Rolla, 1982.
  3. Roy A.B., Basak S.C., Harriss D.K., Magnuson V.R., In: Proc. of the Fourth Int. Conference on Mathematical Modelling.
  4. Roy A.B., Raychaudhury C., Ray S.K., Basak S.C., Ghosh J.J., In: Proc. of the Fourth European Symposium on Chemical Structure-Biological Activity: Quantitative Approaches, 1982,  p. 75.
  5. Р.Кинг Химические приложения топологии и теории графов, Москва «Мир» 1987, стр. 213.
  6. А.Н.Несмеянов,  Н.А.Несмеянов. Начала органической химии. Москва 1974, стр. 73.


Все статьи автора «Аббасов Зияфет Сабир оглы»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: