Молекулярное моделирование взаимодействия гидрофобных ионов Li~+@C60 и K~+@C60 с водным окружением

摘要

На основе теории функционала плотности и модели поляризуемого континуума рассчитаны свободные энергии сольватации (ΔGs) и электронное строение эндоэдральных металлофуллеренов M~+@C60 (M~+ = Li~+, K~+). В водном окружении равновесное положение K~+ находится в центре внутренней полости, а Li~+ — сдвинуто к оболочке фуллерена на 0.14 нм. Смещение Li~+ стабилизируется за счет взаимодействий как с фуллереном, так и с растворителем. Значения ΔGs равновесных структур обоих эндометаллофуллеренов очень близки. В частности, величины ΔGs для K~+@C60 лежат в диапазоне от -124 до -149 кДж·моль~(-1) в зависимости от вида базисных функций и функционала плотности. Расчет молекулярной динамики (TIP3P H2O, потенциалы молекулярной механики OPLS, водная сфера радиусом 1.9 нм) показал, что радиальные функции распределения плотности воды вокруг C60 и M~+@C60 близки между собой, в то время как ориентация диполей воды вокруг эндометаллофуллеренов в большей степени соответствует картине гидратации изолированного иона металла.