ИСТИНА

Под молекулярными машинами далее подразумеваются молекулярные системы, использующие для осуществления функций конформационную подвижность. Конформационные движения, в отличие от колебаний длин валентных связей и валентных углов, связаны с заторможенными поворотами вокруг химических связей, а также с деформациями молекулярной конструкции с разрушением и образованием невалентных связей. Движения элементов молекулярной машины происходят, в основном, по механизму ограниченной диффузии. Примером молекулярных машин являются катенаны - соединения, состоящие из двух продетых друг в друга молекул-колец. Так, например, модельный катенан - (2)-(цикло-бис(паракват-п-фенилен))-(1 (2, 6)-тетратиафульвален-16 (1,5) нафтален-3, 6, 9, 12, 15, 17, 20, 23, 26, 29-декаоксатриаконтафан)-катенан - при наложении электрического поля изменяет свой редокс-статус, причём происходит вращение колец с их фиксацией в определённые моменты воздействия. С целью выяснить особенности движений колец при различных внешних условиях (температуре, величине и частоте налагаемого электрического поля) проводилась компьютерная симуляция динамики этой молекулы. Три катионные формы катенана были подвергнуты геометрической оптимизации и квантово-химическому расчёту зарядового распределения молекулы. Использовался ограниченный метод Хартри-Фока с открытыми оболочками, оптимизация велась в базисе STO-3G. Парциальные заряды рассчитывались по Лёвдину. Весь квантово-химический блок вычислений был выполнен в программном пакете GAMESS®. Молекулярно-динамический расчёт проводился с использованием пакета MoDyP®, разработанного в МГУ. Силовое поле, используемое для расчёта, - Amber99©, модифицированное, исходя из результатов квантово-химических расчётов. Вычисленные временные зависимости углов вращения, угловых скоростей и дипольных моментов колец позволили обнаружить два типа движений – крупномасштабное вращение одного из составляющих колец на временах порядка 30 нс при 2000 К и стохастические вращательные движения колеи с временами меньше наносекунды. Эти времена по порядку величины больше времён диэлектрической релаксации системы. Главная роль в согласовании взаимного вращения отводится сильно за-ряженному циклофановому кольцу, в котором отсутствует вращение более чем на 180°. Распределение зарядов в кольцах оказывает сильное влияние на динамику катенана. Полученные результаты не противоречат известным экспериментальным данными.