|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Молекулярные спектры, строение и неэмпирические расчеты физико-химических характеристик ряда конформационно ограниченных аналогов мелатонина.НИР
Molecular spectra, structure, and ab initio calculations of physical and chemical properties of some conformationally restricted melatonin derivatives
- Руководитель НИР: Давыдова И.Б.
- Подразделение: Кафедра физической химии
- Срок исполнения: 1 апреля 2018 г. - 1 апреля 2020 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 18-33-00826\18
- Номер ЦИТИС: АААА-А18-118090590012-0
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Экология и рациональное природопользование
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.15.03 Теория строения молекул и химической связи
- 31.15.15 Исследования строения и свойств молекул и химической связи
-
Ключевые слова:
строение молекулы, молекулярные спектры, физико-химические свойства, конформация, ab initio расчеты, бициклические структы, мелатонин
bicyclic structures, molecular structure, physical and chemical properties, molecular spectrum, conformation, melatonine, ab initio calculations -
Описание:
Проект направлен на фундаментальные исследования строения и спектральных характеристик новых конформационно ограниченных аналогов мелатонина (N-ацетил–5-метокситриптамина) с бицикло[3.3.1]нонановым, бицикло[2.2.2]октановым и бицикло[3.2.1]октановым фрагментами и механизмов реакций, происходящих при их взаимодействии с мелатониновыми рецепторами. В рамках проекта предполагается впервые детально исследовать молекулярные спектры соединений и рассчитать неэмпирическими квантово-химическими методами их биологически важные физико-химические характеристики (таутомерные свойства, геометрические структуры, потенциалы ионизации, энергии переноса протона и сродства к электрону, колебательные спектры). Пространственное строение лигандов мелатониновых производных играет определяющую роль в их взаимодействии с рецептором и нахождение корреляций между строением, молекулярными спектрами и физико-химическими свойствами конформационно ограниченных аналогов мелатонина необходимо для создания и изучения структур, обладающих высокой афинностью и селективностью к определенному подтипу рецептора. С помощью неэмпирических квантово-химических расчетов впервые будет исследован возможный механизм реакций, происходящих при взаимодействии мелатониновых рецепторов с конформационно ограниченными аналогами мелатонина и установлены корреляции между строением соединений и физико-химическими характеристиками и их зависимостью от типа каркаса молекулы. Ожидаемые результаты имеют фундаментальное значение, связаны с решением актуальных задач исследований физико-химических свойств ранее не изученных потенциальных лигандов мелатониновых рецепторов, определением аналитических спектральных областей для их идентификации и с предсказанием поведения соединений в изолированном, гидратированном и ассоциированном состояниях и представляют интерес для различных областей химии и биологической химии. Новизна получаемых данных также связана с использованием оригинальных методик совместной обработки экспериментальных данных и результатов квантово-химических расчетов на основе современных устойчивых математических методов.
-
Abstract:
The project aims at experimental and theoretical investigation of structures and spectral properties of new conformationally restricted melatonin analoges (N-acetyl-5-methoxytryptamine) with bicyclo[3.2.1]octan, bicyclo[2.2.2]octan and bicyclo[3.3.1]nonan fragment with focus of researching the mechanism of their interaction with melatonin receptors. Within the frame of project the ab initio quantium chemical calculations of new ligands will be carried out at the modern levels of theory and tautomeric properties, geometrical structures, ionization potentials, energies of proton transfer and electron affinity and vibrational spectra of compounds will be determined which play a crucial role in interactions with receptors. The knowledge of physical and chemical properties of new compounds as well as correlations between their structures and molecular spectra can help in designing molecular structures with high affinity and selectivity to a particular subtype of melatonin receptor. Theoretical methods will be applied to the investigations of possible mechanism of reactions between melatonin receptors interact and conformationally restricted melatonin analogs and their relation to the molecular structure of ligand. Biologically significant and unique information on physical and chemical properties of conformationally restricted melatonin analoges is actual for chemistry, biochemistry, molecular structure and theory of chemical bond. Except the novel experimental and theoretical data obtained within the project the novelty of investigation is also related to the application of original joint treatment of experimental and theoretical results in data processing based on the stable mathematical methods.
- Добавил в систему: Давыдова Ирина Борисовна
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 апреля 2018 г.-1 апреля 2019 г. | Расчеты физико-химических характеристик конформационно ограниченных аналогов мелатонина с бицикло[3.3.1]нонановым и бицикло[2.2.2]октановым каркасами в изолированном состоянии и в водном окружении. |
| Результаты этапа: 1. Выполнена подготовка образцов конформационно ограниченных аналогов мелатонина с бицикло[3.3.1]нонановым , бицикло[2.2.2]октановым и бицикло[3.2.1]октановым каркасом – 6-амино(индоло[2,3-b])бицикло[3.3.1]нон-2-ена, 5-метоксикарбонил-(индоло[2,3-b])бицикло[2.2.2]окт-2-ена, 6-карбокси(индоло[2,3-b])бицикло[3.2.1]окт-2-ена и 6-метоксикарбонил-(5'-метоксииндоло[2,3-b])бицикло[3.2.1]окт-2-ена. 2. Изучены спектры ИК-поглощения, спектры КР и электронные спектры поглощения конформационно ограниченных аналогов мелатонина. 3. Проведен анализ экспериментальных спектров, предварительная интерпретация колебательных спектров на основе характеристических областей колебаний для подобных фрагментов. 4. Выполнены квантово-химические расчеты ряда модельных соединений (триптофана, мелатонина) на различных уровнях теории, в том числе неэмпирические расчеты в рамках теории возмущений 2-го порядка (MP2) с широким рядом базисных наборов и с использованием различных локальных и корректирующих градиент и гибридных функционалов плотности (BLYP, B3LYP, BVP86, M06-2x и др.) с достаточно развитыми базисными наборами, включающими поляризационные и диффузные функции, найдены устойчивые конформации, рассчитаны гармонические частоты колебаний. 5. Выполнены расчеты на базовых уровнях теории изолированных молекул некоторых конформационно ограниченных аналогов мелатонина. Получены оптимизированные геометрии устойчивых конфигураций, оценены относительные устойчивостии конформаций и гармонические частоты колебаний. 6. Подготовлена и направлена в печать публикация. 7. Результаты работы представлены на конференции. | ||
| 2 | 1 апреля 2019 г.-1 апреля 2020 г. | Расчеты физико-химических характеристик конформационно ограниченных аналогов мелатонина с бицикло[3.2.1]октановым каркасом в изолированном состоянии и в водном окружении. |
| Результаты этапа: 1. Выполнена подготовка образцов конформационно ограниченных аналогов мелатонина с бицикло[3.3.1]нонановым, бицикло[2.2.2]октановым и бицикло[3.2.1]октановым каркасами – 6-амино(индоло[2,3-b])бицикло[3.3.1]нон-2-ена, метил 6-метокси-2,3,4,9-тетрагидро-1Н-1,4-этанокарбазол-3-карбоксилата, 6-карбокси(индоло[2,3-b])бицикло[3.2.1]окт-2-ена и 6-метоксикарбонил-(5'-метоксииндоло[2,3-b])бицикло[3.2.1]окт-2-ена. Изучены спектры ИК-поглощения и спектры КР исследуемых конформационно ограниченных аналогов мелатонина, проведен анализ экспериментальных спектров, предварительная интерпретация колебательных спектров на основе характеристических областей колебаний для подобных фрагментов. 2. Выполнены квантовохимические расчеты ряда модельных соединений (производных триптамина) на различных уровнях теории (B3LYP, BVP86 M06-2x) с базисными наборами 6-31G*, 6-31+G** и TZVP, найдены устойчивые конформации, рассчитаны гармонические частоты колебаний. 3. Впервые выполнены полные исследования молекулярных спектров для конформационно ограниченных аналогов мелатонина с бицикло[3.3.1]нонановым , бицикло[3.2.1]октановым и бицикло[2.2.2]октановым каркасами – 6-карбокси(индоло[2,3-b])бицикло[3.2.1]окт-2-ена, метил 6-метокси-2,3,4,9-тетрагидро-1Н-1,4-этанокарбазол-3-карбоксилата, 6-амино(индоло[2,3-b])бицикло[3.3.1]нон-2-ена и 6-метоксикарбонил-(5'-метоксииндоло[2,3-b])бицикло[3.2.1]окт-2-ена. Рассмотрено влияние макрогидратации на устойчивость различных конфигураций изученных соединений, их гармонические силовые поля и частоты колебаний. 4. На основе совместного использования полученных обширных экспериментальных данных по молекулярным спектрам и результатов квантово-химических расчетов идентифицированы наиболее устойчивые конформации соединений и предложена детальная интерпретации колебательных спектров производных мелатонина. Определены области характеристических и групповых частот колебаний изученных групп соединений, выделены аналитические спектральные области для идентификации соединений. 5. Для всех изученных производных мелатонина выполнены квантово-химические расчеты в ангармоническом приближении с использованием метода VPT2, включенного в последние версии комплекса программ Gaussian 09, в рамках которого выполнены расчеты абсолютных интенсивностей полос ИК-поглощения и активностей линий КР в ангармоническом приближении. Эти расчеты позволили проводить прямое сравнение существенно ангармонических наблюдаемых спектров с теоретическими. 6. По результатам работы подготовлена и направлена в печать статья. Полученные данные представлены на конференции. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".