No category

منبع پایان نامه درباره ترکیبات، پیوند، زانتین

صفحه
فصل اول: مقدمه و تاریخچه
1-1- ترکیبات آلی حلقوی 1
1-1-1- ترکیبات هتروسیکل 1
1-2- پیوند هیدروژنی 4
1-2-1- جاذبه بین مولکولی و پیوند هیدروژنی 4
1-2-2- نقطه جوش و پیوند هیدروژنی 4
1-2-3- سایر خواص غیر عادی مربوط به پیوند هیدروژن 4
1-2-4- شرایط تشکیل پیوند هیدروژنی قوی 5
1-2-5- نحوه تشکیل پیوند هیدروژنی 5
1-2-6- شرایط تشکیل پیوند هیدروژنی 5
1-3- توتومری و تعریف آن 5
1-4- شیمی محاسباتی 6
1-4-1- روشهای نیمه تجربی 8
1-4-2- روشهای آغازین 8
1-4-3- روش میدان خودسازگار هارتری- فاک 9
1-4-4- روش اختلال مولر-پلاست 10
1-4-5- روشهای نظری تابعیت چگالی15 10
1-5- مجموعههای پایه 12
1-5-1- مجموعههای پایه زتای دوگانه و پایه زتای سه گانه 13
1-5-2- مجموعه پایه قطبیده 13
1-6- هدف 14
فصل دوم: بخش نظری
2-1- روش های محاسباتی 16
2-3- فلسفه تئوری Gaussian 09 17
2-4- محاسبات در فاز حلال 18
فصل سوم: بحث و نتیجه گیری
3-1- مقدمه 18
3-2- بحث و نتیجه گیری 18
3-2-1- بررسی حالت گازی 20
3-3- بررسی پایداری توتومرها در حالت گازی 20
3-4- بررسی ساختار توتومرها در حالت گازی 23
3-5- بررسی پایداری توتومرها در حلال 26
3-6- اثر ویژه حلال 28
3-6-1- بررسی پایداری و ساختار 28
3-7- بررسی محاسبات NBO و Mulikenدر نه توتومر زانتین با استفاده از روش DFT و MP2 در فاز گازی 40
3-8- حالت گذار 46
3-9- بررسی اوربیتال های HOMO و LUMO 48
3-10- نمایش اوربیتال های HOMO و LUMO 50
3-11- بررسی طول پیوند برای پایدارترین توتومر با یون های مختلف 52
3-12- نتیجه گیری 55
مراجع: 20
فهرست جدولها
عنوان و شماره صفحه
جدول 3-1: انرژی کل محاسبه شده، پایداری نسبی و دادههای ترمودینامیکی ایزومرهای مختلف زانتین با روشهای DFT و MP2 و سطح پایه 6-311++G(d,p) 21
جدول 3-2: طول پیوند ایزومرهای A-I زانتین محاسبه شده با روش DFT با مجموعه پایه 6-311++G(d,p) در حالت گازی 23
جدول3-3: طول پیوند ایزومرهای A-I زانتین محاسبه شده با روش MP2 با مجموعه پایه 6-311G(d,p) در حالت گازی 24
جدول 3-4: زاوایای پیوند ایزومرهای A-I زانتین محاسبه شده با روش DFT با مجموعه پایه 6-311++G(d,p) در حالت گازی 25
جدول 3-5: زوایای پیوند ایزومرهای A-I زانتین محاسبه شده با روشهای MP2 با مجموعه پایه 6-311G(d,p) در حالت گازی 26
جدول 3-6: پایداری نسبی و ممانهای دو قطبی ایزومرهای زانتین در حالت گازی و حلال محاسبه شده با روش DFT و MP2 با مجموعههای پایه 6-311++G(d,p) و 6-311G(d,p) 27
جدول 3-7: انرژی نسبی، استحکام باند و فاصله پیوند هیدروژنی برای توتومرهای زانتین با روش DFT و مجموعه پایه 6-311++G(d,p) 35
جدول 3-8: محاسبه انرژی فعال سازی و انرژی آزاد نسبی بر حسب کیلو کالری بر مول برای توتومرهای زانتین با استفاده از یک مولکول آب با روش DFT و مجموعه پایه B3LYP/6-311++G(d,p) 36
جدول 3-9: محاسبه تغییرات NBO در اتم برای توتومرهای زانتین با روشهای DFT و MP2 در دو فاز گازی و حلال 40
جدول 3-10: محاسبه تغییرات Muliken در اتم برای توتومرهای زانتین با در روشهای DFT و MP2 در دو فاز گازی و حلال 43
جدول3-11: انرژی فعالسازی و انرژی آزاد نسبی بر حسب کیلو کالری بر مول برای توتومرهای زانتین محاسبه شده با B3LYP/6-311++G(d,p) 46
جدول3-12: پارامترهای انرژی توتومرهای زانتین به روش DFT در فاز گازی بر حسب (ev) 49
جدول 3-13: بررسی طول پیوند پایدارترین توتومر زانتین با یونهای مختلف با روش DFT و سطح پایه 6-311++G(d,p) 52
فهرست شکل ها
عنوان و شماره صفحه
شکل 1-1: ساختار برخی از پورینها 3
شکل 2-1: توتومرهای زانتین 17
شکل 3-1 . ساختار و شماره گذاری توتومرهای زانتین 20
شکل3-2: ساختار بهینه شده ترکیبات مورد مطالعه با روش B3LYP/6-311++G(d,p) 22
شکل 3-4: اوربیتالهای HOMO و LUMO 49
شکل 3-5: ساختار پایدارترین توتومر زانتین با فلزها 54
فصل اول
مقدمه و تاریخچه
1-1- ترکیبات آلی حلقوی
ترکیبات آلی حلقوی به دو دسته هموسیکلی 1و هتروسیکلی2 تقسیم میشوند. حلقههای هموسیکلی فقط دارای یک نوع اتم هستند، اما حلقه های هتروسیکلی علاوه بر کربن، یک یا چند اتم غیر کربن دارند. نیتروژن، اکسیژن و گوگرد رایجترین هترواتم ها هستند [1].
اپوکسیدها (اترهای حلقوی سه عضوی)، لاکتونها (استرهای حلقوی)، و پیریدین (یک باز حلقوی)، لاکتامها (آمیدهای حلقوی) و حلالهایی از قبیل تتراهیدروفوران (یک اتر حلقوی) همگی ترکیبات هتروسیکل هستند.
واسطههای هتروسیکلی در سنتز به عنوان گروههای محافظ، استفاده روز افزونی دارند، چنین گروههایی به آسانی تولید شده و در پایان کار به آسانی خارج میگردند. اترهای تاجی نیز ترکیبات هتروسیکلی هستند. چون یکی از خواص معمولی اترها قابلیت حلال پوشی کاتیونها میباشد، بنابراین این ترکیبات دارای اهمیت ویژهای هستند، زیرا مولکولهای آنها حلقوی و حلقههایی با اندازههای خاص میباشند که میتوانند کاتیونها را در داخل حفره خود قرار دهند. ترکیبات هتروسیکلی از جمله ترکیبات آلی هستند که خواص زیستی دارند. به عنوان مثال پنی سیلین (آنتی بیوتیک)، سایمتیدین (عامل ضد زخم معده) و ساخارین (ماده شیرین کننده مواد غذایی)، همگی در شمار ترکیبات هتروسیکلی هستند [1].
1-1-1- ترکیبات هتروسیکل
ترکیبات هتروسیکل ترکیبات آلی شناخته شده میباشند و ساختارهای گوناگون دارد و بسیاری از این ساختارها دارای سیستم حلقوی هستند. اگر سیستم حلقوی، متشکل از اتمهای کربن و حداقل یک عنصر دیگر باشد، این ترکیب به عنوان هتروسیکل طبقه بندی میگردد. عناصری که معمولاً علاوه بر کربن در سیستم حلقوی وجود دارند، نیتروژن، اکسیژن و گوگرد میباشند. حدود نیمی از ترکیبات آلی شناخته شده دارای حداقل یک جزء هتروسیکل هستند. امروزه در صنعت قسمت اعظم تحقیقاتی که
در رشتههای مختلف شیمی آلی صورت میگیرد به نوعی به ترکیبات هتروسیکل مربوط میشود، بر اساس برآوردههای به عمل آمده حدود 65 درصد مقالات منتشر شده در شیمی آلی به این ترکیبات اختصاص دارد. هر روزه یکی از ترکیبات هتروسیکل به عنوان یک جزء کلیدی در فرآیندهای زیستی شناخته میشود. این ترکیبات از نظر کاربرد صنعتی و خواص زیستی اهمیت ویژهای داشته و به خصوص در پزشکی به عنوان داروهای بسیار ارزنده به کار میروند. گستردگی و پویایی این بخش در شیمی آلی موجب شده که ترکیبات هتروسیکل جایگاه خاصی پیدا کنند و همواره مورد توجه دانشمندان باشند. ترکیبات هتروسیکل دامنه استفاده وسیعی در میان انواع ترکیبات دارویی، دامپزشکی و شیمی گیاهی دارند آنها به عنوان شفاف کننده نوری، ضد اکسایش، ضد خوردگی، افزودنیها و بسیاری از عوامل دیگر به کار میروند [1]. اهمیت استفاده وسیع از ترکیبات هتروسیکل آن است که میتوان ساختار آن ها را برای دستیابی به تغییر دلخواه در عملکرد، ماهرانه دستکاری کرد. ترکیب شماره ی 1، یک ضد قارچ بسیار چربی دوست است. جایگزینی یک حلقه بنزن با یک حلقه هتروسیکل، در ترکیب شماره ی 2، باعث شده است که، حلالیت در آب و انتقال مواد ضد قارچ درون گیاه بهبود یابد. بنابراین ترکیب 2، به عنوان یک ضد قارچ مفید و فراگیر کاربرد دارد [1].
خصوصیات ساختاری مهم دیگر در مورد ترکیبات هتروسیکل این است که امکان دارد گروههای فعال به عنوان استخلاف یا بخشی از خود سیستم حلقوی ظاهر شوند. بدان معنا که ساختارها کاملا متنوع هستند و بدین وسیله گروههای فعال را دردسترس قرار داده یا تقلید میکنند. به عنوان مثال اتمهای نیتروژن بازی میتوانند هم به عنوان استخلاف آمینو و هم به صورت بخشی از حلقه ظاهر شوند. ترکیبات دارای ساختار هتروسیکلی، از کاربردهای مهمی در زندگی مثلا در فناوری پزشکی، دارویی، بیوشیمی و کشاورزی برخوردار هستند. این ترکیبات در ساختار آنزیمها و کوآنزیمها و در ساختار اجزای سلولی موجودات زنده وجود دارند. اجزای موثر در فتوسنتز گیاهان و اجزای سازنده هموگلوبین در خون از ترکیبات هتروسیکل تشکیل شدهاند [2].
اغلب ترکیبات حلقوی پنج عضوی با بیش از یک هترواتم، سیستمهای هتروآروماتیک را به وجود میآورند. ترکیبات هتروآروماتیک به دلیل خواص فوق العادهای که دارند به عنوان گروه با ارزشی از ترکیبات هتروسیکل شناخته شدهاند [3]. این ترکیبات اصولا در مقابل نور و دما تمایل کمی برای اکسایش و کاهش از خود نشان میدهند. همچنین این ترکیبات در مواجهه با عوامل الکترون دوستی، هسته دوستی و رادیکال در اغلب موارد تمایل بیشتری به انجام واکنش جانشینی نسبت به واکنش افزایشی نشان میدهند. این رفتارها به دلیل پیکربندی الکترونی خاص این سیستمها میباشد [4].
سیستمهای حلقوی ممکن است یک یا چند هترواتم داشته باشند ترکیباتی چون تیوفن، پیرول، فوران، پیریدین و پیران ترکیبات حلقوی با یک هترواتم میباشند سیستمهای حلقوی با بیش از یک هترواتم ساختارهای متنوعی تولید میکنند. تفاوت در جایگیری و تعداد اتمها، باعث ایجاد ساختارهای گوناگونی شده و حضور هترواتم اضافی در سیستم تاثیرات مهمی در ترکیبات خواهد داشت [5].
پورین3 به ترکیب شیمیایی گفته می‌شود که حاصل جوش خوردن یک حلقه پیریمیدین با یک حلقه ایمیدازول است. پورین‌ها (با احتساب توتومرهایشان) فراوان‌ترین ترکیب‌های هتروسیکلیک نیتروژنی در طبیعت هستند. پورین‌ها به همراه پیریمیدین‌ها سازنده بازهای آلی هستند که در ساختار DNA به صورت نوکلئوتید شرکت دارند. پورین‌ها در طبیعت به فراوانی یافت می‌شوند. نیمی از بازهای آلی موجود در اسیدهای نوکلئیک پورین هستند که شامل آدنین و گوانین می‌شود. این بازها در ساختار DNA از طریق پیوندهای هیدروژنی به پیریمیدین منتاظر خود متصل می‌شوند.
شکل 1-1: ساختار برخی از پورینها
زانتین4 با فرمول شیمیایی C5H4N4O2 یک پورین است. که جرم مولی آن 11/152 گرم بر مول میباشد، شکل ظاهری این ترکیب جامد سفید رنگ است. این ترکیب یکی از محصولات حاصل از متابولیسم پورین است.
از گوانین بر اثر آنزیم گوانین در آمیلاز حاصل میشود.
از هیپوزانتین بر اثر آنزیم زانتین اکسید و رکتاز حاصل میشود.
از زانتورین بر اثر آنزیم پورین نوکئوزید فسفوریداز حاصل میشود.
1-2- پیوند هیدروژنی
وقتی اتم هیدروژن به دو یا چند اتم دیگر پیوند شده باشد، یک پیوند هیدروژنی وجود دارد. این تعریف اشاره بر این دارد که پیوند هیدروژنی نمیتواند یک پیوند کووالانسی عادی باشد، زیرا اتم هیدروژن تنها یک اوربیتال 1s در سطح انرژی به قدر کافی پایین دارد که درگیر تشکیل پیوند کوالانسی نشود[6].
1-2-1- جاذبه بین مولکولی و پیوند هیدروژنی
جاذبه بین مولکولی در برخی از ترکیبات هیدروژن دار به طور غیر عادی قوی است. این جاذبه در ترکیباتی مشاهده میشود که در آنها بین هیدروژن و عناصری که اندازه کوچک و الکترونگاتیوی زیاد دارند، پیوند هیدروژنی وجود دارد. در این ترکیبات، اتم الکترونگاتیو چنان جاذبه شدیدی بر الکترونهای پیوندی اعمال میکند که در نتیجه آن، هیدروژن دارای بار مثبت قابل ملاحظه میگردد. هیدروژن در این حالت، تقریباً به صورت یک پروتون بیحفاظ است، زیرا این عنصر فاقد الکترون پوششی است. اتم هیدروژن یک مولکول و زوج الکترون غیر مشترک مولکول دیگر، متقابلاً همدیگر را جذب میکنند و پیوندی تشکیل میشود که به

مطلب مشابه :  پایان نامه رایگان با موضوعبیماری، توصیف، بادنجان

دیدگاهتان را بنویسید