Rybeny

Tłumaczę się z nazwy. Dla tej grupy związków powstała przez skojarzenie skrzydłowych fragmentów cząsteczek z pyskiem ryby. Nazwa nie ma nic wspólnego z cukrem rybozą. Jest to przypadkowa zbieżność nazw w języku polskim. Naturalnie wiem, że źródłosłów rybozy jest zupełnie inny i pochodzi od przekształconego słowa arabinoaza. To dlaego zdecydowałem się na polską nazwę. Mogłem oczywiście nazwać tę grupę na przykład fiszenami… Może taka się przyjmie kiedyś?

Rybeny to grupa rurkowatych węglowodorów składających cię z trzech trój-, pięcio- sześciowęglowych itd. łańcuchów enowych. Przypomnę, że dla łańcuchów czterowęglowych wymyśliłem odrębną nazwę. Były to opublikowane wcześniej zagrodeny. Najprostszym tak tutaj rozumianym rybenem333 jest cząsteczka składająca się z trzech fragmentów allenowych połączonych mostkami metylenowymi.

Obliczenia na poziomie DFT (Orca4.2.1/B3lyp/def2-SVP) pokazują jednak, że cząsteczka nie jest zrelaksowana i obecne są dwie częstości ujemne w hessianie. Dzieje się tak dlatego, że podstawniki skrzydłowe w pochodnych allenowych są prostopadłe. Tutaj jednak geometria cząsteczki usztywniona jest w taki sposób, że te podstawniki leżą w płaszczyznach niemal równoległych. Procedura optymalizacyjna nie potrafi „przeskoczyć” bariery energetycznej, która blokuje przejście do bardziej zrelaksowanej formy geometrycznej. Jaka to jest forma, pozostaje zagadnieniem otwartym.

Cząsteczka najprostszego rybenu rozbudowana do układów pentatetraenowych (ryben555) ulega prawidłowej optymalizacji wraz z relaksacją (Orca4.2.1/B3LYP/def2-SVP/hess-plus):

Pozytywny wynik tej optymalizacji jest zaskakujący, gdyż kąty dwuścienne wskazane na poniższym rysunku są niewielkie i wynoszą 9°:

Rys. 1. Kąty dwuścienne pokazujące niewielkie skręcenie cząsteczki rybenu555

Staje się jasne, że wydłużenie łańcucha enowego do pięciu atomów pozwala na relaksację cząsteczki nawet dla niewielkiego kąta skręcenia fragmentów skrzydłowych względem siebie.

Dla cząsteczki rybenu666 analogiczne kąty wynoszą dokładnie 0°. Oznacza to, że cząsteczka wykazuje przynajmniej jeden element symetrii C3 (Orca4.2.1/B3LYP/def2-SVP/hess-plus):

Rys. 2. Ryben666 z zerowym kątem torsyjnym

Tak samo zachowuje się ryben888. Jak należy sądzić podobnie powinny się zachowywać analogiczne cząsteczki z parzystymi liczbami atomów węgla w łańcuchach enowych (do tej kategorii należy zagroden3-2 opublikowany tu wcześniej).

Dla rybenu777 skręcenie jest znacznie większe i wynosi około -38°. Wskazuje to, że mamy do czynienia w tym konkretnym wypadku z enancjomerem M (Orca4.2.1/B3LYP/def2-SVP/hess-plus):

W tym miejscu przytoczę jeszcze jedną strukturę, która powinna mieć charakter zasadowy. Chodzi o pochodną enaminową, w której wszystkie grupy -CH2– zostały zastąpione grypami -NH- (Orca4.2.1/B3LYP/def2-SVP/hess-plus):

Konformacja atomów wodoru została wybrana ręcznie. Niektóre jednak drgania widoczne na animacji w programie Avogadro1.98.1 pokazują (nie są tutak uwidocznione), że konformacje z atomami wodoru ustawionymi w pozycjach endo są również możliwe. Jednak nie wykonywałem obliczeń dla takich konformacji i problem pozostaje otwarty.

Część druga-klik