Введение к работе
Актуальность проблемы. Задачи ускоренного развития органической химии и связанных с ней прикладных дисциплин настоятельно требуют разработки методов систематического и целенаправленного поиска новых органических реакций, реагентов и каталитических систем. Органическая химия была и остается преимущественно эмпирической наукой, и поэтому химик при поиске новых реакций, как правило, рассуждает по аналогии, полагаясь на знание эмпирического материала, опыт, химическую интуицию и, наконец, просто на удачу. Существующие в настоящее время мощные квантовомеханичес-кие и физико-химические вычислительные методы могут в лучшем случае лишь предсказать результаты какого-либо конкретного эксперимента, и поэтому "творческая способность" этих подходов также зависит только от интуиции химика, ведущего расчет. Однако человек не в состоянии провести полный и беспристрастный перебор всех необходимых вариантов, в силу чего очевидна необходимость применения компьютера в роли "генератора идей", помогающего химику-органику путем исчерпывающего перебора "изобретать" принципиально новые реакции, которые потом уже могут быть проверены теоретически и экспериментально.
Цель работы состоит в машинной генерации и анализе уравнений, выражающих структурные изменения в ходе органических реакций. Конкретными задачами исследования являются:
создание компьютерной программы поиска новых типов реагирования органических соединений;
генерация на ЭВМ полных списков трех-шестицентровых уравнений, выражающих способы перераспределения связей в ходе органических реакций;
классифицирование полученных таким путем уравнений;
демонстрация применимости полученных результатов для систематизации фактического материала органической химии и предсказания новых типов органических реакций;
распространение формально-логического подхода на описание механизмов химических реакций;
создание компьютерной программы, проводящей генерацию механизмов органических реакций.
Методы исследования. Постановка задачи генерации уравнений, выражающих способы реагирования органических- соединений, базиру-
ется на формально-логическом подходе к органическим реакциям, разработанном ранее в лаборатории химии гетероциклических соеди нений химического факультета МГУ. Машинные программы написаны для микро-ЭЗМ "Искра-226" к персонального компьютера "IBM,Ptf"'. Научная новизна работы заклвчается в следующем:
-
Развита и реализована в виде программы для персональных ЭВМ методология поиска новых типов реагирования органических соединений.
-
С помощы) разработанной программы составлен атлас символических уравнений, выражающих способы реагирования , органических соединений.
-
На основе выведенных символических уравнений 'был*-впервые проведен систематический анализ двух важных классов органически реакций, характеризующихся линейными и линейно-циклическими топологиями перераспределения связей. . -
-
Разработан новый подход к описание механизмов реакций органических и металлоорганических соединений. На'его'-основе создана компьютерная программа, проводящая генерацив механизмов реакций.
-
Проведенное компьютерное исследование продемонстрировало хороший уровень предсказательной способности созданных компьютерных программ поиска новых типов органических реакций и их механизмов, поскольку наряду с известными реакциями они позволь выявить неизвестные способы реагирования. Некоторые из сделаню предсказаний получили экспериментальное подтверждение.
Практическая значимость работы заключается в том, что созданные компьютерные программы и полученный с их помощью атлас символических уравнений могут служить мощным инструментом для химика-исследователя при поиске новых типов органических реакції и их механизмов.
Созданные компьютерные программы используются в институте органической химии СО АН СССР СНовосибирск), в институте органической и физической химии им. А.Е.Арбузова (Казань), в . Волгоградском медицинском институте (имеются акты о внедрении), в Саратовском государственном педагогической институте, в Новосибирском государственном педагогическом институте (имеются письма о передаче программ).
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы доложены на VII Всесоюзной конференции
использование вычислительных машин в химических исследованиях спектроскопии молекул" СРига, 1986 г.), на V Всесоюзном шпоэиуме по органическому синтезу "Новые методы и реагенты в энком органическом синтезе" СМосква, 1988 г.), на конференции злодых ученых Химфака ЇЯУ в 1SS7 г. удержание диссертации изложено в девяти публикациях.
-Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изло-эна.на 138 страница:-; машинописного текста и состоит из введе-ия, одиннадцати глав, выводов, списка литературы С160 наимено-аний) и двух приложений. Главы 1 и 2 составляют обзор итературы, главы.3-10 - обсуждение полученных результатов и лава 11 - экспериментальную часть; основная часть работы вклю-ает 2 иллюстрации и 6 таблиц. Приложения содержат акты о недрении и полные списки 3-б-центровых символических уравнений 74 Таблицы, 61 стр.).
