ПОЛУЧАВАНЕ НА ВЪЗМОЖНИ МОДУЛНИ КЛЕТКИ ОТ ПОЛУПРАВИЛНИ ПОЛИТОПИ НА 4D ПРОСТРАНСТВО С ЕДНА ВЪТРЕШНОСТ
Някои класове въглеродни съединения, по-специално карборани и металокарборани, са интересни с това, че техните представители показват висока термична стабилност, въпреки високите стойности на координационните числа на скелетните въглеродни атоми (5 и по-високи) [1, 2]. Молекулните скелети на карбораните в близките форми на състава CBn-1Hn + 1 или C2Bn-2Hn са образувани от въглеродни и борни атоми и имат характерните делтаедри, т.е. полиедри само с триъгълни лица. Металокарбораните могат да се разглеждат като производни на съответните карборани, получени чрез заместване на една или повече HH и/или CH групи с металосъдържащи фрагменти, по-специално като [(h5 – C5H5)Fe]–, (h5 – C5H5)Co], [(h5 – C5H5)Ni]+ или [Mn(CO)3]–, Fe(CO)3, [Co(CO)3] + и други, където h5 е дентантът на циклопент диена (Ср) [1]. Въглеродните атоми, заемащи един от върховете на скелетния полиедър, се характеризират с координационно число, равно на (1 + k), където k е връзката на този връх в полиедъра. По този начин броят на най-близките въглеродни съседи се дължи на присъствието на един водороден атом от СН групата и общия брой на скелетните атоми С и В. От гледна точка на наличието на хиперкоординиран въглероден атом, близките структури на карборан-подобни смесени метал-въглеродни клъстери и карбидокарбонилни метални клъстери също заслужават внимание [1]. В това отношение идентифицирането на структурни клетъчни модули и разработването на нови методи за получаване на модулни структури [3, 4] са важни за кристалохимията на неорганичните вещества [5–13] и стереохимията на органичните съединения [1, 2, 14].
Алгоритъмът за получаване на модулни клетки, включително клетки с вероятни структурни фрагменти, които описват нестандартен близък ред в кристали, се състои в последователно изпълнение в съответствие с [15]целенасочени топологични трансформации на добре дефинирани и най-симетрични проекции на хиперклетки върху 3D пространство. Алгоритъмът се основава на хипотезата за възможното проявление на топологичните свойства на определени локални структурни фрагменти от 4D пространство върху геометричните и топологични характеристики на някои от техните проективни 3D изображения.
Нека анализираме варианти на геометрична реализация на полуправилни политопи в 4D пространство с един вътрешен връх на техните симетрични проективни 3D изображения [16]. При описване на топологичните трансформации на хиперклетки е използван следният тип символно представяне на симплекса и неговите възможни топологични производни: HPh – . Това представяне на хиперполиедър съдържа информация за неговото име (HPh), броя на върховете (v), ръбовете (e), лицата (f), както и броя и вида на клетките на многостените (рh).
Съответните топологични трансформации (разделяне на върхове и дизайн на лицева станция [15]) на симетрични геометрични 3D политопни изображения са както следва:
1) за куб SC и октаедър SO:
куб Cc → пресечен куб tCc → кубоктаедър COc →
пресечен октаедър tOc → октаедър Oc,
2) за додекаедър SD и икосаедър SI:
пентагондодекаедър Dc → пресечен пентагондодекаедър tDc →
икосидодекаедър IDc → пресечен икосаедър tIc → икосаедър Ic,
3) за тригонната призма STp:
тригонална призма Tpc → пресечена тригонална призма tTpc →
тригонална призматична бипирамида TpbiPyrc →
пресечена триъгълна бипирамида tTbiPyrc →
тригонална бипирамида TbiPyrc,
4) за петоъгълната призма SPp:
петоъгълна призма Рpc → пресечена петоъгълна призма tРpc →
петоъгълна призматична бипирамида РpbiPyrc →
пресечена петоъгълна бипирамида tРbiPyrc →
петоъгълна бипирамида РbiPyrc.
5) за шестоъгълната призма SHp:
шестоъгълна призма Hpc → пресечена шестоъгълна призма tHpc →
шестоъгълна призматична бипирамида HpbiPyrc →
пресечена шестоъгълна бипирамида tHbiPyrc →
шестоъгълна бипирамида HbiPyrc.
Основните резултати от анализа на вероятни клетки-модули, които могат да бъдат получени от най-простите полуправилни хиперпространствени политопи с помощта на тези топологични трансформации, са дадени в таблица. 1.
За всеки клетъчен комплекс са представени описания на възможните форми на обвивки на симетрични клетъчни модули, техните символични обозначения, симетрия на модулите, като се вземат предвид централните елементи и качествен състав. Трябва да се отбележи, че всички дадени в табл. 1 атомни конфигурации са известни в кристалохимията на неорганичните кристали [17].
Сред клетките-модули има делтаедрични клетки (Таблица 2). Те са представени главно от n-гонбипирамидални полиедри (където n = 3–6). Обвивките на делтаедрите могат да бъдат рамката на молекули и молекулни комплекси на различни органични и органометални съединения [1, 2]. Следователно, неговата координация зависи значително от позиционирането на рамковия въглероден атом в състава на СН групата (виж Таблица 2).
Показана е формалната възможност за едновременна реализация на две различни хиперкоординации на въглерода, по-специално за делтаедричния комплекс (C + O)c. Качествено този резултат не противоречи на известните експериментални данни, по-специално за клозо-карборан 1,6–C2B8H10 и металакарборан C2B7H9CoCp (делтаедри под формата на квадратна антипризма с две капачки, (1 + k) = 5 и 6) [1, 2, 14].
Някои центрирани полиедри същоможе да съдържа хиперкоординиран въглероден атом, заемащ централна позиция. По-специално, това се реализира в карбидни карбонилни метални клъстери: Ru6(CO)17C, Fe5M(CO)16C (M–Ni, Pd, Pt) и Fe4M2(CO)14C (M–Mo, Ni) под формата на центриран октаедър Oc, [M6(CO)15C]2– (M–Co, Rh) [1].
Описание на клетъчни модули, които могат да бъдат получени от най-простите полуправилни хиперпространствени политопи
Клетъчен комплекс (посочена е формата на черупката)
Формата на черупката на геометричния образ на клетката-модул, нейната симетрия и състав