Определение структуры, свойств и спектральных характеристик циклогексанола, метил-β-D-глюкопиранозида и бегеновой кислоты методами молекулярного моделирования

• Автор: Моисейкина, Елена Александровна
• Шифр специальности: 03.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Биомолекулярные системы и методы их исследования
1.1. Объекты исследования и их основные физико-химические свойства
1.2. Методы исследования структуры и основных физико-химических свойств
1.2.1. Экспериментальные методы
1.2.2. Теоретические методы
1.3. Молекулярное моделирование
1.3.1. Квантово-химический аспект. Базисные наборы
1.3.2. Квантово-химический аспект. Метод теории функционала плотности
1.3.3. Спектроскопический аспект. Метод теоретической колебательной спектроскопии
Выводы
Глава 2. Особенности структуры, полиморфизм и колебательные спектры циклогексанола по данным эксперимента и молекулярного моделирования
2.1. Постановка задачи
2.2. Моделирование структуры и колебательных спектров циклогексанола в рамках модели изолированной молекулы
2.3.Моделирование структуры и спектров циклогексанола с учетом водородной связи
2.4. Моделирование структуры и колебательных спектров циклогексанола в ангармоническом приближении
Результаты и выводы
Глава 3. Структура, водородная связь и ИК спектры метил-р4Э-глгокопиранозида по данным эксперимента и молекулярного моделирования
3.1.Постановка задачи
3.2. Моделирование структуры и спектра метил-р-Э-глюкопиранозида в рамках модели изолированной молекулы
3.3.Моделирование структуры и спектра метил-р-Оглгокопиранозида с учетом водородной связи
Результаты и выводы
Глава 4.Конформационная мобильность, полиморфизм и ИК спектры бегеновой кислоты по данным эксперимента и молекулярного моделирования
4.1 .Постановка задачи
4.2. Моделирование структуры и спектров бегеновой кислоты в рамках модели изолированной молекулы
4.3 .Моделирование структуры и спектров бегеновой кислоты с учетом водородной связи
Результаты и выводы
Заключение
Список использованной литературы

Введение
Актуальность темы
Установление связи «спектр - структура - свойства» в биоорганических соединениях, перспективных с точек зрения фундаментальной науки и их практического использования, является одной из актуальных проблем биофизики.
Определение особенностей строения и физико-химических свойств биомолекулярных систем с использованием методов колебательной спектроскопии предполагает их описание как квантовых объектов. В колебательных спектрах содержится первичная информация об их строении и физико-химических свойствах. Подавляющее большинство биомолекулярных систем состоит из большого числа атомов и имеет сложное строение, и это находит своё отражение в их экспериментальных колебательных спектрах. Извлечь из них в полном объёме необходимую информацию о структуре и свойствах биомолекулярных систем и дать их интерпретацию, не опираясь на результаты молекулярного моделирования, использующего современные квантово-механические методы расчёта
энергии, структуры, механических и электрооптических параметров, самих колебательных спектров, практически невозможно. Это определяет
актуальность применения молекулярного моделирования в исследованиях биоорганических соединений с целью установления в них связи «спектр -структура - свойства».
Объектами исследований, результаты которых представлены в
диссертации, стали биоорганические соединения из класса углеводов (метил-р-О-глюкопиранозид), спиртов (циклогексанол), и карбоновых кислот (бегеновая кислота), интерес к которым в настоящее время возрос со стороны молекулярной биофизики, физики твёрдого тела и оптики.

В работе моделирование структуры и спектров исследуемых соединений проведено методом функционала плотности с использованием функционала ВЗЬУР в базисах 6-310(б) и 6-310(6,р).
1.3.3. Спектроскопический аспект. Метод теоретической колебательной
спектроскопии
Для системы точек, совершающих малые гармонические колебания около положений равновесия, в обобщенных колебательных координатах х; (1 = 1,2,...,п), определяющих выход системы из положения равновесия (для которого все X; =0), кинетическая и потенциальная энергии имеют вид [14]:
где Ту - постоянные, зависящие от масс частиц и геометрии равновесной конфигурации, а Ку - постоянные потенциальной энергии, характеризующие силовую структуру молекулы (силовые постоянные).
Стандартный метод решения состоит в применении уравнений Лагранжа:

Подставляя решение для колебательной координаты в виде X/ = х^еш1,
получают:

Система (50) имеет решение при равенстве нулю определителя: