В химии топология обеспечивает способ описания и прогнозирования молекулярной структуры в рамках ограничений трехмерного (3-D) пространства. Учитывая детерминанты химической связи и химические свойства атомов , топология обеспечивает модель для объяснения того, как должны подходить друг другу эфирные волновые функции атомов . Молекулярная топология является частью математической химии, занимающейся алгебраическим описанием химических соединений, что позволяет получить их уникальную и простую характеристику .
Топология нечувствительна к деталям скалярного поля и часто может быть определена с помощью упрощенных вычислений. Скалярные поля, такие как электронная плотность , поле Маделунга , ковалентное поле и электростатический потенциал , могут быть использованы для моделирования топологии. [1]
Каждое скалярное поле имеет свою собственную отличительную топологию, и каждое предоставляет различную информацию о природе химической связи и структуре. Анализ этих топологий в сочетании с простой электростатической теорией и несколькими эмпирическими наблюдениями приводит к количественной модели локализованной химической связи. В процессе анализ дает представление о природе химической связи.
Прикладная топология объясняет, как крупные молекулы достигают своей окончательной формы и как биологические молекулы достигают своей активности.
Топология цепи — это топологическое свойство сложенных линейных полимеров. Она описывает расположение внутрицепочечных контактов. Контакты могут быть установлены посредством внутрицепочечных взаимодействий, так называемых жестких контактов (h-контактов), или посредством запутывания цепей или мягких контактов (s-контактов). Это понятие было применено к структурному анализу биомолекул, таких как белки, РНК и геном.
Можно составить уравнения, связывающие прямые количественные соотношения структура-активность с экспериментальными свойствами, обычно называемыми топологическими индексами (TI). Топологические индексы используются при разработке количественных соотношений структура-активность (QSAR), в которых биологическая активность или другие свойства молекул коррелируют с их химической структурой.