Влияние водородной связи на структуру и колебательный спектр цвиттер-ионной формы L-цистеина
Расчет структуры и инфракрасных спектров цвиттер-ионной формы L–цистеина методом SCRF (межмолекулярного взаимодействия) с учетом Ван-дер-ваальсовых сил и молекулы цистеина с молекулой воды. Расчёт колебательных спектров с помощью программы Gaussian-09.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.06.2018 |
| Размер файла | 201,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
СГУ им.Н.Г.Чернышевского
Влияние водородной связи на структуру и колебательный спектр цвиттер-ионной формы L-цистеина
аспирант Кадров Дмитрий Михайлович
Аннотация
В данной работе был выполнен расчёт структуры и ИК спектров цвиттер-ионной формы L-цистеина методом scrf с учетом Ван-дер-ваальсовых сил и молекулы цистеина с молекулой воды. Расчёт структуры и колебательных спектров был выполнен с помощью программы Gaussian-09 методом DFT [1].
Ключевые слова: цистеин, водородная связь, цвиттер-ион
Цистеин - алифатическая серосодержащая аминокислота, существующая в виде L- и DL- изомеров. Способствует обезвреживанию токсических веществ и защищает организм от повреждающего действия радиации. Он ускоряет выздоровление после операций, ожогов, связывает тяжелые металлы и растворимое железо. Эта аминокислота также ускоряет сжигание жиров и образование мышечной ткани.
Экспериментальное и теоретическое исследование структуры молекулы цистеина является предметом многих исследований [2-7].
Рис 1. Молекулярные диаграммы с обозначением атомов молекулы цвиттер-ионной формы L- цистеина и L- цистеина с молекулой воды.
В таблице приведены вычисленные геометрические параметры цвиттер-ионной формы L- цистеина в водной среде с учётом межмолекулярного взаимодействия (модель SCRF) и образования водородной связи в комплексе исследуемой молекулы с водой.
Таблица 1.
|
Связи |
SCRF (Е) |
L-Cys + H2O (Е) |
Углы |
SCRF (град) |
L-Cys + H2O (град) |
|
|
С1С2 |
1.56 |
O6C2O7 |
129.4 |
128.2 |
||
|
С1C3 |
1.52 |
C1C2O6 |
114.5 |
117.1 |
||
|
C3S4 |
1.84 |
C1C2O7 |
116.0 |
114.6 |
||
|
C2O6 |
1.26 |
C2C1H8 |
107.0 |
107.3 |
||
|
C2O7 |
1.24 |
C2C1N5 |
106.4 |
111.1 |
||
|
C1N5 |
1.50 |
1.51 |
C2C1C3 |
115.1 |
113.2 |
|
|
N5H12 |
1.02 |
N5C1H8 |
106.9 |
106.1 |
||
|
N5H13 |
1.04 |
C3C1H8 |
108.8 |
108.5 |
||
|
N5H14 |
1.02 |
C1N5H12 |
114.4 |
111.2 |
||
|
C1H8 |
1.09 |
C1N5H13 |
103.6 |
112.4 |
||
|
C3H10 |
1.09 |
C1N5H14 |
109.8 |
109.3 |
||
|
C3H11 |
1.09 |
C1C3H10 |
111.1 |
111.1 |
||
|
S4H9 |
1.35 |
1.34 |
C1C3H11 |
108.4 |
108.6 |
|
|
O15H13 |
1.78 |
C1C3S4 |
114.2 |
114.1 |
||
|
O6H16 |
1.77 |
C3S4H9 |
96.9 |
96.6 |
||
|
H12N5H14 |
109.1 |
107.4 |
||||
|
H13N5H14 |
107.7 |
107.9 |
||||
|
H12N5H13 |
111.7 |
107.4 |
||||
|
H17O15H16 |
106.7 |
При взаимодействии L- цистеина с молекулой воды вблизи группы NH3+ образуется сразу две водородные связи. Значение длины l(N+Н…O-) составляет 1.78 Е. Длина второй водородной связи l(СО-…H+) = 1.77 Е.
Образование водородных связей в комплексе L-цистеина с молекулой воды приводит к значениям геометрических параметров, мало отличающихся от параметров, полученных при расчете цвиттер-ионной формы цистеина, за исключением валентных углов группы NH3+. Изменение угла C2C1N5 составило 5.3 град. Изменение угла C1N5H13 составляет 8.8 град.
Рис 2. ИК спектры молекулы цвиттер-ионной формы L- цистеина и L- цистеина с молекулой воды.
Из анализа вычисленных колебательных спектров наблюдается хорошее частотное согласие цвиттер-ионной формы L- цистеина и L- цистеина с водой.
Но при этом следует отметить сдвиг частот колебаний на частотах 845 см-1 и 3175 см-1 для цвиттер-ионной формы исследуемой молекулы и соответствующих частотах 3175 и 3057 для L-цистеина, образующего водородные связи с молекулой воды.
Таблица 2.
|
ZW L-Cys |
L-Cys + H2O |
Отнесение |
|||
|
nр |
Iр,ИК |
nр |
Iр,ИК |
||
|
845 |
92.7 |
733 |
355.8 |
д(СО2-) |
|
|
3175 |
330.8 |
3057 |
1032.2 |
н(NH) |
В работе дана интерпретация колебательных спектров, что может быть использовано для предсказательных расчётов молекулы L-цистеина в комплексе с другими молекулами, представлены построенные ИК спектры. Показано влияние водородных связей на структуру молекулы, рассмотрены изменения длин связей и углов молекулы.
межмолекулярный инфракрасный цвиттер ионный
Список литературы
1. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., et al. Gaussian 09 / Gaussian Inc., Wallingford CT, 2009. 394 р.
2. Крупко Е.В., Гроздюк Г.Я., Халавка Ю.Б., Окрепка Г.М., Щербак Л.П. Влияние состава реакционной смеси на получение наночастиц CDS, стабилизированных L-цистеином, и их оптические свойства// Теоретическая и экспериментальная химия. Том 47, номер 2, 2011. 99-104 с.
3. Полубояринов П.А., Лещенко П.П. Качественная реакция на цистеин, восстановленный глутатион и диацетофенонилселенид// Журнал аналитической химии (Москва). Том 68, номер 11, 2013. 1063 с.
4. Спиридонова В.М. Супрамолекулярные гидрогели на основе L-цистеина и нитрата серебра: получение, структура и физико-химические свойства// Автореферат диссертации. 2012. 19 с.
5. Панкратов А.Н., Бычков Н.А., Цивилева О.М. Взаимодействие L-цистеина с селенистой и селеновой кислотами: исследование методом теории функционала плотности// Журнал структурной химии. Том 51, номер 1, 2010. 15-21.
6. Баранова О.А., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Супрамолекулярный гидрогель на основе L-цистеина и наночастиц серебра// Журнал структурной химии 2014 год, №1, 176-180 с.
7. Pawlukojc A., Leciejewicz J., Ramirez-Cuesta A.J., Nowicka-Scheibe J. // Ibid. - 2005. - 61A. - P. 2474.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Анализ химической связи как взаимодействия атомов. Свойства ковалентной связи. Механизм образования ионной связи, строение кристаллической решетки. Примеры межмолекулярной водородной связи. Схема образования металлической связи в металлах и сплавах.
презентация [714,0 K], добавлен 08.08.2015Понятие химической связи как взаимодействия между атомами, приводящее к образованию устойчивой системы, ее энергия и причины возникновения; относительный характер классификации. Знакомство с способами образования ковалентной, ионной и водородной связи.
презентация [1,3 M], добавлен 27.01.2014Пути внедрения ферментативных методов синтеза в химическое производство. Способ определения содержания аминокислот триптофана и цистеина в составе белков. Специфика строения и состава структурных белков биологической мембраны. Характеристика видов РНК.
контрольная работа [522,0 K], добавлен 18.05.2011Структура атомных и молекулярных спектров. Особенности и преимущества спектроскопии с преобразованием Фурье. Протонный магнитный резонанс. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса ядер 13С. Идентификация органического соединения, расшифровка спектров.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 26.03.2014Квантово-химический расчет термодинамических данных при полной оптимизации геометрии и оценка количественного содержания наиболее стабильных таутомерных форм молекулы нитрогуанидина при стандартных условиях в газовой фазе с помощью программы GAUSSIAN-03.
курсовая работа [937,6 K], добавлен 08.06.2012Влияние гидроксидов d-металлов на электрохимические характеристики и скорость диссоциации молекулы воды в биполярной мембране. Методы исследования: вольт-амперометрия, частотный спектр электрохимического импеданса. Расчёт эффективных констант скорости.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 30.12.2014Физические методы анализа аминокислот. Экспериментальное получение спектров пропускания растворов, выделение спектров поглощения с учётом пропускания кюветы и потерь на отражение. Зависимость максимума полосы поглощения от концентрации раствора.
контрольная работа [371,9 K], добавлен 19.02.2016Характеристика процесса титрования раствора аммиака с заданной молярной концентрацией раствором азотной кислоты. Уравнения в молекулярной и ионной форме. Выбор индикатора. Аммиачный буферный раствор и его водородный показатель. Расчет водородной ошибки.
контрольная работа [33,8 K], добавлен 03.01.2016Понятие химической связи, способы ее описания. Свойства ионной связи, аспекты преобразования энергии в ней. Потенциалы отталкивания и притяжения. Признаки и компоненты ван-дер-ваальсового, ориентационного, поляризационного и дисперсионного взаимодействия.
презентация [165,3 K], добавлен 22.10.2013Равновесие в насыщенных растворах малорастворимых соединений. Расчет растворимости осадков с учетом одновременного влияния различных факторов. Влияние комплексообразования на растворимость солей и определение ее зависимость от ионной силы раствора.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 10.11.2014Основы квантовой механики атома. Соотношение де Бройля. Уравнение Шредингера. Ионная (гетерополярная) связь. Расчет энергии ионной связи. Теория ковалентной (гомеополярной) связи. Метод валентных связей. Метод молекулярных орбиталей (МО).
курсовая работа [152,7 K], добавлен 17.02.2004Основные способы описания химической связи. Основные приближения метода потенциалов. Классификация ионов и свойства ионной связи. Расчет постоянной Маделунга. Определение констант в потенциале Борна-Майера. Ван-дер-ваальсова связь, ее компоненты.
презентация [165,3 K], добавлен 15.10.2013Сущность влияния присутствия в молекуле различных хромофоров на спектр соединения. Спектры практически важных хромофоров, их общая характеристика, особенности применения и реакции. Зависимость положения максимума поглощения от числа двойных связей.
лекция [3,9 M], добавлен 06.02.2009Строение молекулы воды. Водородные связи между молекулами воды. Физические свойства воды. Жесткость как одно из свойств воды. Процесс очистки воды. Использованием воды, способы ее восстановления. Значимость воды для человека на сегодняшний день.
презентация [672,3 K], добавлен 24.04.2012Определение относительного содержания изотопов плутония путем анализа спектров, количественного соотношения содержания изотопов по идентифицированным линиям. Оценка нахождения провалов и линейных участков спектра. Расчет погрешности содержания.
курсовая работа [295,7 K], добавлен 23.08.2016Распространение воды на планете Земля. Изотопный состав воды. Строение молекулы воды. Физические свойства воды, их аномальность. Аномалия плотности. Переохлажденная вода. Аномалия сжимаемости. Поверхностное натяжение. Аномалия теплоемкости.
курсовая работа [143,0 K], добавлен 16.05.2005Приближение линейных комбинаций атомных орбиталей. Методы теории функционала плотности. Способы оптимизации (молекулярное моделирование). Основные возможности пакета GAUSSIAN-03, принцип его работы. Проведение расчета и структура выходного файла.
методичка [1,7 M], добавлен 17.10.2012Свойства воды как наиболее распространенного химического соединения. Структура молекулы воды и атома водорода. Анализ изменения свойств воды под воздействием различных факторов. Схема модели гидроксила, иона гидроксония и молекул перекиси водорода.
реферат [347,0 K], добавлен 06.10.2010Расчет параметров молекулы, состоящей из катиона имидазолия и аниона тетрафторобората с помощью программного обеспечения. Получение структуры молекул, распределение электронной плотности по их поверхности. Расположение критических точек связей.
контрольная работа [2,8 M], добавлен 24.11.2013Методы синтеза нанокристаллических оксидов. Определение критической концентрации мицеллообразования поверхностно–активных веществ различными методами. Методика измерения спектров излучения. Измерение размеров частиц нанокристаллического оксида цинка.
дипломная работа [800,8 K], добавлен 10.02.2009
