ИСТИНА

Целью проекта является определение точной молекулярной структуры триптамина, дофамина, адреналина и оротовой кислоты в газовой фазе. Наличие в указанных молекулах нескольких волчков с заторможенным внутренним вращением определяет их большое конформационное разнообразие. Привлекая наиболее точные термохимические расчетные методы, на основании полученных в проекте данных по геометрии биомолекул планируется вычислить значения стандартных энтальпий образования, сопоставимых по точности с результатами термохимических экспериментов. Для решения поставленных задач предлагается использовать данные газовой электронографии, а также высокоточные квантово-химический методы, включая многоуровневый метод Gaussian-4.

The main aim of the project is to determine in the gas phase the accurate molecular structure of orotic acid, and also three biogenic amines, i.e. tryptamine, dopamine, epinephrine. These molecules are suggested to have several hindered internal rotation coordinates resulted in large conformational variety. Taking into account the most precise thermochemical calculation methods, biomolecule geometries obtained in current project are planned to use for predicting the values of standard enthalpies of formation. Their accuracy turns out often comparable with that from thermochemical experiments. To achieve the objectives proposed, the results of gas electron diffraction data and some quantum chemical methods, including multi-level Gaussian-4 method, will be used.

Общий план работ на весь срок выполнения проекта. - Впервые будут получены экспериментальные структурные параметры для свободных молекул (Триптамина [2-(1H-индол-3-ил)этанамин], адреналина [L-1(3,4-Диоксифенил)-2-метиламиноэтанол], дофамина [2-(3,4-Дигидроксифенил)-этиламин], оротовой кислоты [1,2,3,6-тетрагидро-2,6-диоксо-4-пиримидинкарбоксиловая кислота]). - Будет изучен конформационный состав исследуемых в проекте биомолекул и показано как хорошо экспериментально полученный состав конформеров соответствует предсказываемому из квантово-химических расчетов высокого уровня. - Методом Gaussian-4 (G4) на основе реакций атомизации и серии изодесмических реакций будут рассчитаны значения стандартных энтальпий образования биогенных аминов и оротовой кислоты. Чтобы оценить погрешности рассчитанных энтальпий образования, метод G4 будет предварительно протестирован на модельных аминах, по которым известны экспериментальные энтальпии образования. - Будут представлены результаты анализа метода NBO, на основании которого планируется проследить изменение электронного строения от родственных к изучаемым биоорганическим молекулам.

Ранее нами методом газовой электронографии были определены структуры девяти молекулярных систем, в числе которых барбитуровая кислота, форманилид, два метильных производные урацила, N-азидометил-N,N-диметиламин, малеиновый ангидрид, (цианометокси)(диметиламино)метан, N-метилпироллидин. Полученные структурные данные вошли в международную компьютерную базу данных MOGADOC. Исследования показали, что многие структурные особенности соединений с атомами азота связаны с проявлением аномерного эффекта. Для исследования молекулярных структур использовался современный комплексный анализ данных различных квантово-химических методов DFT, MP2, CCSD(T). Проводились квантово-химические расчеты геометрии и силовых полей молекул на разных уровнях. Выполнялся нормально-координатный анализ колебательных спектров. После получения теоретических силовых полей рассчитывались колебательные амплитуды и поправки в новом приближении нелинейных преобразований декартовых и внутренних координат.

Завершена работа по определению точной структуры молекул триптамина и оротовой кислоты в газовой фазе с помощью метода газовой электронографии. Экспериментально получена величина энтальпии сублимации триптамина эффузионным методом Кнудсена. Получены предварительные результаты по структуре адреналина на основании данных электронографического эксперимента. Показана хорошая предсказательная способность метода Gaussian-4 для расчета энтальпий образования моно- и диаминов из реакций атомизации, не уступающей технике изодесмических реакций. Получены термохимические величины стандартных энтальпий образования оротовой кислоты, триптамина и дофамина, которые могут быть использованы в дальнейших квантово-химических расчетах, а также при моделировании химических реакций, протекающих с их участием.