Топология

(от греч. Topos-место и logos-слово, учение) в химии. Как мат. Дисциплина м. Б. Разделена на две части. Теоретико-множественную Т. И геометрическую Т. Первая дает химии аппарат для описания молекул и процессов на языке графов и матриц. Представление структурных ф-л в виде графов позволяет пользоваться достижениями графов теории. На основе аддитивных схем предложено неск. Десятков топологич. Индексов, описывающих парциальную электронную плотность, хим. Сдвиг в спектрах ЯМР и др. Физ.-хим. Характеристики как молекулы в целом, так и отдельных атомов. Матрица смежности переводит граф молекулы в матричную форму. Построение матричных элементов по более сложным законам открывает другие возможности, напр, описания реакц. Способности (матрицы Уги, 1960), Представление об односторонней пов-сти- ленте Мёбиуса-нашло применение в концепции мёбиусовских замкнутых p-электронных систем, как альтернативе хюк-келевским системам (Э.

Хейльброннер, 1964), что тесно связано с альтернативной фотохим. Или термич. Реакц. Способностью. Закономерности геометрической, или структурной, Т. Применяют к анализу мол. Полиэдров ( полиэдрических соединений )-молекул, имеющих форму тетраэдра, куба, додекаэдра и т. Д. Важными достижениями явились синтезы орг. Молекул, имеющих форму фрагментов винтовой пов-сти (гелицены), замкнутых сфероидальных многогранников углерода С 60 и С 70 (фуллерены),. А также соед., обладающих т. Наз. Топологич. Связью, т. Е. Мех. Связью между двумя фрагментами молекулы, как, напр., в катена-нах -двух моноциклич. Молекулах, продетых одна сквозь другую (ф-ла I). Имеющаяся в них топологич. Связь определяется не хим. Взаимодействием, а специфич. Расположением ее компонентов.

Критическим является достаточно большой размер цикла, не менее 26 атомов С. Катенан-то-пологич. Изомер двух моноциклов. Аналогично моноцикл еще большего размера (ок. 60 атомов и выше) имеет топологич. Изомер-трилистный узел (II). Нижний предел в числе атомов для существования топологич. Изомеров обусловлен стерич. Препятствиями, возникающими вследствие реальных размеров атомов, в отличие от идеальных геом. Точек и линий. Это же отличие вызывает существование ротаксанов- молекул, в к-рых топологич. Связь появляется благодаря пространств. Препятствиям, мешающим конечным группам большого размера на концах линейной молекулы пройти через цикл достаточно малого размера. Структурная Т. Сформировалась в 1960-х гг., когда были разработаны направленные синтезы [2]- и [3]-катенанов (Г.

Шилл). В 1980-е гг. Получены молекулы, имеющие геометрию "мёбиусовской лестницы" (III), т. Е. Перекрученной мол. Полоски, структура к-рой поддерживается тремя или четырьмя перемычками (Д. Вальба, 1984). Реализована стратегия синтеза, основанная на использовании комплексов металлов, к-рая привела к получению катенанов и трилист-ного узла после удаления атомов металла (Ж.-П. Соваж, 1988). Установлено, что катенановые и узловые структуры встречаются в природных ДНК. Трилистный узел, мёбиусовская лестница и нек-рые катенаны хиральны. Мат. Анализ узлов привел к возникновению концепции топологич. Хиральности (Вальба, 1989). Лит. Соколов В. И., Введение в теоретическую стереохимию, М., 1979. В. И. Соколов.