«5-я Всероссийская конференция Молекулярное моделирование 18-20 апреля 2007 г. Москва, 2007 г. ОРГКОМИТЕТ 5-й Всероссийской конференции МОЛЕКУЛЯРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Сопредседатели Оргкомитета: Член-корр. РАН Грибов Л.А. ...»

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

Отделение наук

о Земле

Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова,

химический факультет

5-я Всероссийская конференция

"Молекулярное моделирование"

18-20 апреля 2007 г.

Москва, 2007 г.

ОРГКОМИТЕТ

5-й Всероссийской конференции

"МОЛЕКУЛЯРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ"

Сопредседатели Оргкомитета:

Член-корр. РАН Грибов Л.А.

Академик Зефиров Н.С.

Члены Оргкомитета:

Академик РАМН Арчаков А.И.

Проф. Баранов В.И.

Проф. Бачурин С.О.

Проф. Дементьев В.А.

Проф. Кузнецов П.Е.

Проф. Папулов Ю.Г.

Проф. Проскурлина М.В.

Проф. Эляшберг М.Е.

К.х.н. Палюлин В.А.

Ученый секретарь:

К.ф.-м.н. Жогина В.В.

ПРОГРАММА КОНФЕРЕНЦИИ

18 апреля Утреннее заседание 10.00 Открытие конференции 10.10 Грибов Л.А. (пленарный доклад) Этот виртуальный молекулярный мир 11.10 Эляшберг М.Е., Блинов К.А., Молодцов С.Г. (пленарный доклад) Компьютерные методы установления структуры молекул: достижения, проблемы, перспективы 12.10 Блинов К.А., Смурный Е.Д., Чуранова Т.С., Эляшберг М.Е.

Предсказание спектров ЯМР в экспертной системе Structure Elucidator 12.30 Молодцов С.Г., Блинов К.А., Эляшберг М.Е.

Эффективное использование структурных ограничений при генерации структур в экспертной системе по 2М ЯМР данным Перерыв 12.50-14. Вечернее заседание 14.00 Бобров М.Ф., Попова Г.В., Цирельсон В.Г.

Квантово-топологический анализ слабых взаимодействий в циклофосфазеновых темплатах для супрамолекулярного синтеза 14.20 Венер М.В., Егорова А.Н., Фомин Д.П., Цирельсон В.Г.

Квантово-топологическое моделирование нековалентных взаимодействий во вторичных структурах олиго- и полиаланинов 14.40 Дзябченко А.В.

Модели электростатического потенциала молекул 15.00 Калниньш К.К.

Возбужденные состояния в реакции переноса водорода 15.20 Кацюба С.А., Зверева Е.Е.

Связь между колебательными параметрами и температурами плавления ионных жидкостей Стендовая секция ( доклады №№ 1-39 ) 15.40-18. * Время на доклады: пленарные – 40 мин + 20 мин для ответов на вопросы устные – 15 мин + 5 мин для ответов на вопросы 10.00 Палюлин В.А., Бачурин С.О., Зефиров Н.С. (пленарный доклад) От математической модели до лекарства (на примере димебона) 11.00 Норман Г.Э. (пленарный доклад) Атомистическое моделирование в теории конденсированного состояния 12.00 Артеменко А.Г., Муратов Е.Н., Волинецкая И.Л., Хромов А.И., Сравнительный анализ методов QSAR. Ингибиторы ацетилхолинэстеразы 12.20 Баскин И.И., Жохова Н.И., Карпов П.В., Кравцов А.А., Курило М.В., Палюлин В.А., Зефиров Н.С.

Новые направления в применении искусственных нейронных сетей в молекулярном моделировании 12.40-14. 14.00 Кузьмин В.Е., Огниченко Л.Н., Артеменко А.Г.

Новые структурные параметры соединений на основе симбиоза модели информационного поля и симплексного представления молекул 14.20 Мельников А.А., Радченко Е.В., Палюлин В.А., Зефиров Н.С.

Дизайн биологически активных соединений с помощью метода MFTA и компьютерной генерации структур 14.40 Морозова Т.А., Крылов А.В., Флид В.Р., Белов А.П.

Комплексный подход к исследованию механизмов каталитических реакций на примере комплексообразования сорбиновой кислоты с дихлоридом 15.00 Наговицын И.А., Щербаков Д.Ю., Чудинова Г.К., Савранский В.В., Ионов Г.В., Сапожников Ф.А., Смирнов Н.А., Синько Г.В., Комиссаров Г.Г.

Фотоэлектрохимические и оптические свойства двухкомпонентных пигментных систем, моделирующих фотосинтез 15.20 Немухин А.В., Григоренко Б.Л., Шадрина М.С.

Моделирование механизмов ферментативных реакций гидролиза нуклеозидтрифосфатов 15.40-18. 10.00 Трач С.С., Зефиров Н.С. (пленарный доклад) Новый метод оценки степени симметричности органических структур:

индексы отклонения геометрии относительно заданной группы подстановок 11.00 Долгоносов А.М. (пленарный доклад) Фундаментальные связи характеристик адсорбции и хроматографии с электронным строением молекулы адсорбата 12.00 Павлючко А.И., Васильев Е.В.

Спектроскопическое и квантовохимическое вычисление энергии диссоциации связей СН галогенопроизводных алканов, алкенов и аренов 12.20 Пиоттух-Пелецкий В.Н.

Информационная модель структуры молекулы: взгляд химика, спектроскописта, математика 12.40-14. 14.00 Птицын Г.А.

Квантовая сеть – динамическая модель индивидуальной квантовой 14.20 Цыганкова И.Г.

Отбор переменных в QSAR моделях для лекарственной активности 14.40 Шека Е.Ф.

Приближение Хартри-Фока и система лишних электронов 15.00 Шульга Д.А., Олиференко А.А., Палюлин В.А., Зефиров Н.С.

Топологические атомные заряды: подходы к построению схем расчета 15.20 Шульгин С.В., Кузнецов П.Е., Кузнецова Н.Б., Шантроха А.В., Создание аналогов тетрапептида ССК-4 на основе молекулярного моделирования их взаимодействия с активным центром ССК2 рецептора 15.

СТЕНДОВАЯ СЕКЦИЯ

Бабков Л.М., Баран Я., Давыдова Н.А., Успенский К.Е. Моделирование структуры и колебательных спектров 2-, 3-, 4-бифенилметанолов методом теории функционала плотности Бабков Л.М., Безродная Т.В., Пучковская Г.А., Успенский К.Е., Шимановская В.В Колебательные спектры и модели структуры приповерхностных слоев в двухкомпонентных наносистемах на основе диоксида титана Бабков Л.М., Давыдова Н.А., Успенский К.Е. Теоретическое и экспериментальное исследование структуры и колебательных спектров 2-, 4бром- и 4,4’-хлорбензофенонов Баранов В.И., Соловьев А.Н. Моделирование структуры спектров и молекул пиридина и дипиридилэтилена параметрическим методом Бардина А.В., Гиричева Н.И., Петров В.М. Исследование внутреннего вращения и эффекта влияния заместителей в молекулах параметилбензолсульфамида (4-МБСА) и орто-метилбензолсульфамида (2МБСА) Бочарова А.В., Никольский С.Н., Масалимов А.С. Квантово-химическое исследование быстрого протонного переноса в 3,5-ди-трет.бутил-2оксифеноксиле Будыка М.Ф. Квантово-химические расчеты и прогноз фотохимической активности ароматических азидов Васильев П.М. Прогноз биологической активности в информационной технологии «Микрокосм» с использованием анализа непротиворечивости спектра прогнозных оценок Васильев П.М. Нотационные дескрипторы языка QLx информационной технологии «Микрокосм»

10. Венер М.В., Манаев А.В., Егорова А.Н., Цирельсон В.Г. Моделирование сильных водородных связей в трехмерных периодических кристаллах квантово-топологический подход 11. Виноградова М.Г., Салтыкова М.Н., Папулова Д.Р., Соколов С.А.

Энергия химических связей в атом-атомном представлении 12. Волкова Т.Г., Стерликова И.О., Усанова Н.Н., Клюев М.В. Молекулярное моделирование структуры н-алкилоксибензилиденов-п`-толуидинов:

нейтральная и анионная форма молекул 13. Воронков А.Э., Баскин И.И., Палюлин В.А., Зефиров Н.С. Использование подходов de novo дизайна для поиска ингибиторов Wnt/Fzd сигнального пути 14. Гастилович Е.А., Клименко В.Г., Королькова Н.В., Серов С.А., Нурмухаметов Р.Н. Влияние тяжелого атома на безызлучательную интеркомбинационную конверсию между возбужденными электронными состояниями *-типа 15. Гугава М.Т., Девадзе Л.В., Джапаридзе К.Г., Майсурадзе Д.П., Сепашвили Н.О. Моделирование фотохимического процесса внутримолекулярного раскрытия цикла в молекуле спиропирана 16. Гусакова Н.Н., Кольцов А.А. Молекулярное моделирование – важное звено при изучении темы «химическая связь»

17. Гусева Т.И., Чмутина К.С., Богданова Т.Ф., Пиоттух-Пелецкий В.Н.

ИНТЕРНЕТ-доступ к базам данных по ИК-спектроскопии и массспектрометрии для выявления фрагментов исследуемого соединения 18. Демухамедова С.Д., Алиева И.., Годжаев Н.М. Влияние различных конформационных состояний на электронную структуру L- и D-аргинина 19. Демухамедова С.Д., Ахмедов Р.М. Структура аминонитрилов, полученных присоединением аминов к -, -ненасыщенным алифатическим нитрилам 20. Демухамедова С.Д., Гаджиев З.И. Моделирование структуры и колебательных спектров молекул 2,4- и 2,6-динитроанизолов 21. Деянов Р.З., Новосадов Б.К., Тарасов Ю.И. Алгоритм и программа вычисления колебательной части свободной энергии и энтропии ансамбля молекулярных структур 22. Джалмухамбетова Е.А., Элькин М.Д. Структурно-динамические модели и колебательные спектры полихлорзамещенных дибензоциклов 23. Дмитриев А.В., Ляпин М.Г., Коротина А.С., Твердислов В.А.

Молекулярное моделирование патологий ионных каналов в процессе старения клетки 24. Дмитрук А.Ф, Заречная О.М., Опейда И.А. AB INITIO исследование реакции супероксид-аниона (О2-) с алкилбромидами 25. Доронина Е.П., Сидоркин В.Ф. Молекулярный дизайн каркасных структур с 1-5 связыванием мостиковых атомов Si и P 26. Жильцов В.В., Казакова В.М. Моделирование спектров ЭПР анионрадикалов кремнийорганических соединений на основании квантовохимических расчетов 27. Жохова Н. И., Баскин И. И., Бобков Е. В., Палюлин В. А., Зефиров А. Н, Зефиров Н. С. Фрагментный подход к QSPR-оценке стабильности комплексов включения на примере циклодекстринов и краун-эфиров 28. Загидуллина А.Э., Вакулин И.В., Талипов Р.Ф. Квантово-химическое моделирование комплексообразования триэтилалюминия с хлоралканами 29. Иванова Н.М. Квантово-химическое изучение строения хелатных комплексов гидроксиоксимов с ионами меди, цинка и железа 30. Клименко В.Г., Гастилович Е.А., Королькова Н.В., Серов С.А., Нурмухаметов Р.Н. Разделение влияний атомов хлора и изменений электронной структуры электронных состояний в ряду диоксинов на дипольный момент триплет-синглетного перехода 31. Корнилов М.Ю. Моделирование новых аллотропных форм углерода 32. Королевич М.В., Жбанкова М.Р. Теоретическая интерпретация спектроскопических признаков оксиметильной группы в ИК спектре метил-D-глюкопиранозида 33. Кочетова Л.Б., Кустова Т.П. Применение квантово-химических расчетов молекул -аминокислот методом ab initio для предсказания их реакционной способности в арилсульфонилировании 34. Крылов А.Ф. Об особенности модельного представления макросистемы в статистической механике Гиббса 35. Курбатова С.В., Мешковая В.В., Сайфутдинов Б.Р. Связь строения замещенных некоторых азолов с их удерживанием в условиях обращеннофазового варианта ВЭЖХ 36. Лобанов А.В., Неврова О.В., Комиссаров Г.Г. Фотодеструкция хлорофилла в химических моделях фотосинтеза 37. Лобанов А.В., Янович М.А., Комиссаров Г.Г. Структурно-функциональное моделирование фрагментов природных фотосистем, содержащих -каротин 38. Лобанова Н.Г., Гиричева Н.И. Изучение конформационных свойств молекул метилфенилсульфида C6H5SCН3 и трифторметилфенилсульфида C6H5SCF 39. Ляховский А.В., Кузьмин В.Е., Артеменко А.Г., Макан С.Ю., Ткачук Н.А.

QSAR анализ на основе циркулярных моделей молекул. Влияние структуры 1,4- бенздиазепинов на их аффинитет 40. Лящук С.Н. Структура аддуктов моно- и димеров тиоальдегид-S,Sдиоксидов с третичными алифатическими аминами и пути их превращений в растворах 41. Марков И.В., Ляпин М.Г., Дмитриев А.В., Твердислов В.А.

Гипотетический сценарий матричного синтеза ионных каналов зеркального антипода природной клетки.

42. Мельников А.А., Баскин И.И., Палюлин В.А., Зефиров Н.С. Программа компьютерного синтеза органических соединений 43. Мельников П.В., Шундрин Л.А., Поленов Е.А. Активационные параметры CF3-ротора, заторможенного NO2–группой в анион-радикале пара(бис)трифторметилнитробензола и особенности температурной зависимости спектра ЭПР 44. Милов А.А. Квантово-химическое исследование влияния структуры противоиона и эффекта среды на устойчивость и ароматические свойства ароматических катионов на примере катиона пириллия 45. Михайлов И.В. Матрицы смежности и графы химических превращений 46. Морозова Т.А., Шамсиев Р.С., Белов А.П. Квантово-химическое моделирование ключевых стадий процесса образования 3-аллильных комплексов палладия из сопряженных диенов различного строения 47. Муратов Е.Н., Артеменко А.Г., Волинецкая И.Л., Шмидтке М., Макаров В.А., Рябова О.Б., Вюцлер П., Хромов А.И., Кузьмин В.Е. QSAR анализ антигерпетической активности с использованием симплекного метода 48. Муштакова С.П., Монахова Ю.Б. Растворимость. Квантовохимическое моделирование системы йод – вода – одноатомные спирты 49. Нагаев Ю.С., Морозова Т.А., Вотинова Н.А., Жижин К.Ю., Кузнецов Н.Т.

Теоретические и экспериментальные исследования некоторых кластерных соединений бора с экзо-полеэдрическими заместителями 50. Новосадов Б.К., Поленов Е.А., Смекалкин Д.М. К вопросу о зарядовой зависимости констант СТВ в спектрах ЭПР органических -радикалов 51. Огниченко Л.Н., Кузьмин В.Е., Артеменко А.Г., Антонович В.П., Егорова А.В., Александрова Д.И. QSAR анализ люминесцентных свойств комплексов РЗЭ различных производных 2-оксо-4-гидроксихинолин-3карбоновой кислоты на основе информационно-симплексного похода 52. Ошкин И.В., Будыка М.Ф. Квантово-химические расчеты изомерных азастирилнафталинов в основном и низшем электронно-возбужденном состояниях 53. Павленко А.В., Кашаев Д.В., Агаджанова С.А., Бузько В.Ю., Сухно И.В.

Молекулярное моделирование производных тиакаликс[4]аренов методом MNDO/PM 54. Панкратов А.Н., Чаплыгина О.А., Щавлев А.Е., Бородулин В.Б.

Теоретическое исследование 2-пирролидона - прекурсора лекарственных препаратов и гормонов: таутомерия, димеризация, комплексообразование с палладием (II) 55. Панкратьев Е.Ю., Тюмкина Т.В., Халилов Л.М., Парфенова Л.В.., Хурсан С.Л., Джемилев У.М. Квантово-химическое моделирование образования Al,Zr-комплекса как ключевого интермедиата в реакции каталитического гидроалюминирования олефинов 56. Папулов Ю.Г., Лямцева О.И., Смоляков В.М. Характеристики конформаций замещенных циклогексана 57. Писарев С.А., Палюлин В.А., Зефиров Н.С. Вычислительное исследование конформационного поведения симметричных 3,7-дигетероаналогов бицикло[3.3.1]нонана 58. Полищук П.Г., Кузьмин В.Е., Артеменко А.Г., Хромов А.И. QSAR анализ лигандов серотониновых рецепторов методом деревьев классификаций.

Новый подход в интерпретации моделей классификационных деревьев 59. Прудковский А.Г. Моделирование газовой хроматографии как инструмента исследования строения молекул 60. Смоляр Н.Н., Ютилов Ю.М. Моделирование внутримолекулярного процесса циклопревращения конденсированных 5-нитропиридин-2-онов в условиях гидразинолиза 61. Талипов М.Р., Хурсан С.Л., Сафиуллин Р.Л. Исследование механизма реакции нитрозооксидов с олефинами 62. Тараканова Е.Г., Цой О.Ю., Юхневич Г.В. Исследование методом функционала плотности гетероассоциатов (HF)nCH3CN (n = 1 – 7) 63. Тарасов Ю.И., Бажанова З.Г., Болталин А.И., Ковтун Д.М., Новосадов Б.К., Кочиков И.В. Молекулярное моделирование олигомеров фторацетатов серебра и меди 64. Тарасов Ю.И., Бахтин А.В., Гольдштрах М.А., Ищенко А.А.

Молекулярная структура и газочувствительные свойства металлопорфиринов 65. Татаринов С.И. Моделирование по ИК спектрам внутримолекулярных превращений в тонком слое нематогенного вещества под действием электрического поля 66. Тен Г.Н., Баранов В.И. Исследование таутомерного равновесия оснований нуклеиновых кислот в водном растворе 67. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. Расчёт и интерпретация ИК и РКР спектров 5-галогензамещённых урацила 68. Товмаш А.В. Ab initio MD расчеты льда GPW методикой 69. Томилин О.Б., Сыркина Н.П. Исследование электронной структуры кремниевых полиэдров 70. Трач С.С., Зефиров Н.С. Простой метод учета симметрии в задачах перечисления изомеров замещения: производные призмана и адамантана с ахиральными заместителями 71. Туровская Е.Н., Туровский Н.А., Голубицкая Н.А., Опейда И.А. Влияние структуры катиона Alk4NBr на скорость распада пероксида лаурила.

Супрамолекулярная модель реакции 72. Туровский Н.А., Ракша Е.В., Туровская Е.Н., Ракша А.В., Опейда И.А.

Молекулярное моделирование термолиза третичных гидропероксидов 73. Туровцев В.В., Орлов Ю.Д., Лебедев Ю.А. Учет энергии перестройки при образовании радикала и понятие энергии химической связи 74. Цой О.Ю., Тараканова Е.Г., Юхневич Г.В. Зависимость строения дисольвата протона от свойств образующих его молекул 75. Шундрин Л.А., Мельников П.В., Поленов Е.А. Анион-радикал ортонитробензотрифторида в смесях ДМФА-вода переменного состава.

Температурные зависимости спектров ЭПР и спектральные режимы заторможенного вращения CF3-группы 76. Элькин П.М., Пулин В.Ф. Молекулярная динамика и колебательные спектры аденина,гуанина, пурина, цитозина, урацила 77. Эрман М.А., Пулин О.В. Структурно-динамические модели металoрганических комплексов M(mda)2 (M=Be, Mg, Ca, Ni; mda=C3O2H3) 78. Veliyeva L.I. Conformational study of the schistostatin-5 neuropeptide

ТЕЗИСЫ

В алфавитном порядке по первому автору

ЭТОТ ВИРТУАЛЬНЫЙ МОЛЕКУЛЯРНЫЙ МИР

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН.

Объекты молекулярного мира бесконечны по числу и разнообразию свойств. Это позволяет создавать материалы и микросистемы самого разнообразного назначения. Развитие наноустройств и технологий осознаны как главные задачи 21-го века. Очевидно, что целенаправленная работа в наномире лишь на базе ранее установленных правил и вычислительных приемов крайне не эффективна. Прогресс возможен при условии опережающих числовых компьютерных экспериментов. В теории это приводит к необходимости от анализа одиночных объектов и расчета отдельных характеристик и свойств переходить к созданию виртуального молекулярного мира с неограниченным числом объектов, которые могут подобно реальным, отвечать на внешние воздействия, различаться и, наоборот, усложняться при взаимодействиях, накапливать энергию, преобразовывать исходную информацию и т.д.

Обсуждаются перспективы создания такого мира и требования к методологии постановки и решения соответствующих теоретических задач и программостроения.

Фундаментальные связи характеристик адсорбции и хроматографии с электронным строением молекулы адсорбата Институт геохимии и аналитической химии им.В.И.Вернадского РАН Развит неэмпирический молекулярно-статистический метод расчета константы Генри, использующий связи между структурными характеристиками молекул и их энергетическими, геометрическими и топологическими свойствами, проявляющимися в адсорбции. В отличие от традиционной молекулярностатистической теории, использующей многочисленные подгоночные параметры для реализации принципа атом-атомных потенциалов, основная идея предложенного подхода заключается в понятии обобщенного заряда молекулярного фрагмента, не подчиняющегося правилу аддитивности.

На базе теории многокомпонентного электронного газа, развивающей метод Томаса-Ферми, найдена форма потенциала поля обобщенных зарядов – характеристик молекулярных фрагментов при описании межатомного взаимодействия и обоснован метод расчета константы Генри для адсорбции на однородном адсорбенте. Вычислены основные константы модели адсорбции.

Новая квантово-статистическая теория адсорбции не требует подгоночных параметров.

Характеристика ван-дер-ваальсовой формы молекулы, использующаяся при описании адсорбции, стерический фактор, определяется с помощью топологического дескриптора - вектора длин межатомных маршрутов.

Априорный расчет адсорбции сотен органических молекул на графите дает хорошее согласие с экспериментальными данными по температурной зависимости константы Генри. Применение разработанного подхода возможно для широкого круга адсорбентов, в частности, для шероховатых адсорбентов, применяемых в газовой хроматографии. Теоретические исследования поведения молекул при адсорбции позволили обнаружить ряд тонких эффектов.

Удовлетворительная точность априорных расчетов адсорбции позволила предсказывать удерживание молекул в газовой хроматографии. Создана программа MolChrom для адекватного моделирования газовой хроматографии.

АТОМИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ТЕОРИИ

КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

Институт теплофизики экстремальных состояний ОИВТ РАН Факультет молекулярной и биологической физики МФТИ (ГУ) Рассматривается теория метода молекулярной динамики (ММД):

экспоненциальная расходимость решений уравнений Ньютона, энтропия Крылова-Колмогорова, время динамической памяти, малые, но конечные флуктуации полной энергии, стохастические свойства ММД, статистический смысл усреднения в ММД и др.

Представлены примеры моделирования как равновесных и метастабильных систем, так и релаксационных процессов. Для металлов (Cu, Al, Pb, Li, Fe) и леннард-джонсовской системы рассмотрены фазовые равновесия, границы устойчивости (спинодаль) метастабильных кристаллов и жидкостей, фазовая диаграмма в области отрицательных давлений, структура поверхности, флуктуации, гомогенная нуклеация при перегреве кристаллов, гомогенная кавитация при растяжении жидкостей, структурные превращения и разрушение кристаллических твердых тел при высокоскоростном растяжении, откольная прочность, ударные волны и др.

взаимодействия, ансамбля начальных неравновесных состояний, граничных условий, способов усреднения, методов диагностики и др. Обсуждаются многомасштабные (multi-scale) подходы для выхода за пределы пространственных и временных масштабов, доступных ММД.

ОТ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДО ЛЕКАРСТВА

(НА ПРИМЕРЕ ДИМЕБОНА)

Химический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова, Институт физиологически активных веществ РАН Создание новых лекарственных веществ – сложный и длительный процесс, сокращение которого возможно лишь на доклинических стадиях исследований.

При этом важными этапами являются поиск и оптимизация соединений-лидеров с привлечением методов исследования количественной связи между структурой соединений и их активностью (QSAR) и методов молекулярного моделирования.

Комплексное применение таких методов позволяет значительно сократить временные затраты на отбор соединений-кандидатов на предклинические испытания. Наиболее же значительное сокращение сроков разработки новых лекарств может быть достигнуто, когда удается обнаружить требуемую активность у уже применяемого по другому назначению лекарства. С этой целью при оптимизации структуры соединений-лидеров необходимо обязательно принимать во внимание и структуры известных, но применяемых по другому назначению лекарственных веществ, для которых удается спрогнозировать требуемую активность.

В докладе детально рассматривается роль молекулярного моделирования в создании новых лекарственных препаратов.

На примере новейшего нейропротекторного препарата димебона (разрешенного ранее к применению в качестве антигистаминного препарата) продемонстрировано, каким образом с помощью комплекса расчетных и экспериментальных методов могут быть найдены новые уникальные свойства у уже применяемых по другому назначению лекарств.

НОВЫЙ МЕТОД ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ СИММЕТРИЧНОСТИ

ОРГАНИЧЕСКИХ СТРУКТУР: ИНДЕКСЫ ОТКЛОНЕНИЯ ГЕОМЕТРИИ

ОТНОСИТЕЛЬНО ЗАДАННОЙ ГРУППЫ ПОДСТАНОВОК

Химический факультет МГУ, кафедра органической химии В последние десятилетия резко возрос интерес исследователей к численному моделированию таких характеристик молекул, как связность, сложность, цикличность и т.п. Применительно к задачам определения степени симметрии и, особенно, хиральности наибольшую известность получил метод "свертки-развертки" Д. Авнира. В докладе проанализированы основные трудности метода Авнира и предложен гораздо более простой метод нахождения степени симметрии, основывающийся на вычислении индекса отклонения геометрии относительно заданного множества подстановок (не обязательно связанных с молекулярными симметриями). Стандартные значения новых индексов (Дельта-индексов) получаются суммированием усредненных отклонений для всех пар атомов, а парциальные и нормализованные значения получаются делением стандартных индексов соответственно на числа атомов и пар атомов. Далее, в докладе обсуждаются программа вычисления индексов и типы прикладных проблем (обусловленные выбором пространственной модели и теоретико-подстановочной конструкции). Рассматривается также зависимость степени симметрии от изменений некоторых геометрических параметров (напр., смещения атома, изменения валентного угла либо угла вращения относительно простой связи). В заключение приводятся примеры использования новых индексов для определения ближайшей точечной группы (для заданной деформированной структуры), а также перспективы применения новой методологии для оценки степени хиральности пространственных структур.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ МЕТОДЫ УСТАНОВЛЕНИЯ СТРУКТУРЫ

МОЛЕКУЛ: ДОСТИЖЕНИЯ, ПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ.

*Advanced Chemistry Development (ACD), Москва **Новосибирский институт органической химии СО РАН В докладе рассматриваются итоги развития компьютерных методов установления структуры молекул по их спектрам за последние сорок лет.

Достижения. Разработана общая идеология построения экспертных систем (ЭС) для выявления структуры молекул по их спектрам. Сформулированы системы «аксиом», из которых выводятся структурные формулы. Показано, что практическую ценность представляют только ЭС, опирающиеся на данные двумерной ЯМР спектроскопии. Разработана система Structure Elucidator, способная идентифицировать крупные органические молекулы (более 100 скелетных атомов) по 2М ЯМР спектрам. В рамках этой ЭС созданы алгоритмы выявления структуры из ограниченных 2М ЯМР данных в присутствии «нестандартных» корреляций, противоречащих «аксиомам» системы. В частности, предложен алгоритм нечеткой генерации структур, позволяющий устанавливать структуру в присутствии неизвестного числа «нестандартных» корреляций неизвестной длины. Система распознает молекулы вне зависимости от их топологических и других особенностей (симметричные, ионные структуры, таутомеры и т.д.). Выбор предпочтительной структуры производится с помощью быстрых и весьма точных методов прогнозирования ЯМР спектров структур-кандидатов. Относительная стереохимия и 3М модели структур с числом стереоцентров n 10-25 определяются из спектров NOESY с помощью генетического алгоритма. Structure Elucidator используется для установления структуры новых природных соединений в ~100 организациях, находящихся во многих странах мира.

Проблемы. Создание методов надежной идентификации пиков в двумерных ЯМР спектрах. Преодоление комбинаторного взрыва при использовании фрагментов для выявления структуры молекул с дефицитом атомов водорода.

Перспективы. Авторы уверены, что в ближайшее десятилетие ЭС типа Structure Elucidator получат широкое распространение во всех лабораториях, занимающихся установлением структуры органических молекул.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЕРАРХИЧЕСКОЙ

СИСТЕМЫ РЕШЕНИЯ QSAR ЗАДАЧ

Артеменко А.Г., Муратов Е.Н., Волинецкая И.Л., Хромов А.И., Кузьмин В.Е.

Физико-химический институт им. А.В. Богатского НАН Украины, Люстдорфская дорога 86, Одесса, 65080, Украина, +380-482-652012, разработанных в ФХИ им. А.В. Богатского НАНУ с наиболее популярными из существующих на сегодняшний день их зарубежных аналогов на примере ингибиторов ацетилхолинэстеразы.

Нами исследовалась способность к ингибированию ацетилхолинэстеразы (pIC50) 111 химических структур, из которых 74 составляли обучающую выборку, а 37 – тестовую. Следует отметить, что все исследуемые соединения являются структурно однородными, что облегчает процедуру совмещения молекул в решеточных методах.

Для построения статистических моделей "структура-свойство" применялся метод частичных наименьших квадратов (PLS). В настоящей работе сравнивались результирующие PLS-модели, построенные с использованием дескрипторов, генерируемых в следующих QSAR подходах: CoMFA; CoMSIA; EVA; HQSAR;

Cerius 2; и разработанных нами методов решеточной модели (LM) и симплексного представления молекулярной структуры (SiRMS).

Сравнение таких статистических характеристик QSAR моделей, как коэффициент детерминации для соединений обучающей (R2) и тестовой выборок (R2test); коэффициенты детерминации, вычисленные в условиях скользящего контроля (Q2); а также стандартные ошибки предсказания для соединений обучающей и тестовой выборок выявило преимущество разработанных нами методов над остальными. Так, например, для SiRMS Q2= 0.70-0.84, для LM Q2 = 0.65-0.84, а для остальных методов Q2 = 0.31-0.52. Интересно отметить, что одновременное использование симплексных дескрипторов и решеточных параметров иногда позволяет улучшить качество получаемых QSAR соотношений.

НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ПРИМЕНЕНИИ ИСКУССТВЕННЫХ

НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ В МОЛЕКУЛЯРНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ

Баскин И.И., Жохова Н.И., Карпов П.В., Кравцов А.А., Курило М.В., Химический факультет Московского государственного университета Современный этап развития теоретической химии характеризуется широким внедрением методов химической информатики [1, 2], в основе которых лежат современные достижения вычислительной математики в области искусственного интеллекта и теории машинного обучения. В докладе приведен обзор последних достижений авторов а также основных направлений ведующихся работ в области применения методологии искусственных нейронных сетей для прогнозирования физико-химических свойств органических соединений, констант комплексообразования и констант скоростей органических реакций. Особое внимание уделено следующим направлениям: количественные корреляции структура-условия-свойства, комби-модели и QSARомика, бимолекулярный QSPR (на примере прогнозирования взаимной растворимости органических соединений, а также констант комплексообразования), мультимолекулярный QSPR (на примере прогнозирования константы скорости реакции нуклеофильного замещения), иерархический QSPR (на примере прогнозирования коэффициента адсорбции органических веществ в почву из водного раствора), новые перспективные архитектуры нейронных сетей, мультиобъектный QSAR/QSPR, проблема интеграции знаний и моделей, основанных на данных, основные направления основанного на графах «бездескрипторного» QSAR/QSPR (нейросетевое и основанные на графовых ядрах), а также перспективы применения ядерных регрессионных и классификационных методов в QSAR/QSPR.

[1] Chemoinformatics. A Textbook. / Gasteiger, J., Engel, T. (eds.), Wiley-VCH:

Weinheim, 2003.

[2] Handbook of Chemoinformatics / Gasteiger, J. (ed.), Wiley-VCH: Weinheim, 2003.

ПРЕДСКАЗАНИЕ СПЕКТРОВ ЯМР В ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЕ

STRUCTURE ELUCIDATOR

К. А. Блинов, Е. Д. Смурный, Т. С. Чуранова, М. Е. Эляшберг Результатом применения экспертной системы для установления структуры молекул по их спектрам является получение набора структур, удовлетворяющих всем ограничениям, вытекающим из спектральных данных и априорной информации. Выбор предпочтительной структуры производится на основании расчета ЯМР спектров всех предполагаемых структур. Предпочтительной экспериментальному.

Очевидно, чем жестче налагаемые ограничения, тем меньше размеры ответного файла. Однако ужесточение ограничений ведет к повышению риска потерять правильную структуру. Поэтому для повышения надежности решения структурной задачи представляется наиболее практичным использовать мягкие ограничения, а проблему неизбежного возрастания ответного файла решить за счет существенного ускорения алгоритмов расчета ЯМР спектров.

В докладе описываются разработанные авторами алгоритмы быстрого расчета N ЯМР спектров органических молекул двумя способами:

методом инкрементов (полученных с использованием линейной регрессии) и с использованием искусственных нейронных сетей. Описана зависимость точности и скорости предсказания от выбранной модели описания химической структуры.

Показано, что при оптимальной модели описания структуры оба упомянутых метода дают примерно одинаковую точность предсказания. Достигнутая скорость расчета С ЯМР спектров составляет 6000-8000 химических сдвигов в секунду при среднем отклонении рассчитанного сдвига 1.6-1.8 мд (для спектров С). Приводятся результаты эффективного использования этих алгоритмов в рамках экспертной системы Structure Elucidator для установления структуры сложных природных соединений по двумерным ЯМР спектрам.

КВАНТОВО-ТОПОЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

НЕКОВАЛЕНТНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ВО ВТОРИЧНЫХ

СТРУКТУРАХ ОЛИГО- И ПОЛИАЛАНИНОВ

М.В. Венер, А.Н. Егорова, Д.П. Фомин, В.Г. Цирельсон В рамках квантово-топологической теории Бейдера [1] выявлены и количественно охарактеризованы (метод Кона-Шэма, уровень расчета B3LYP/6G**), как известные ранее, так и «дополнительные» нековалентные (по типу замкнутых оболочек) межатомные взаимодействия во вторичных структурах олиго- (- и -петели) и полиаланинов (-складчатые листы и -спирали).

геометрических параметров в приближении B3LYP/6-31+G**. Пространственное строение -складчатых листов и -спирали полиаланина бралось из литературных данных (расчеты методами функционала плотности с периодическими граничными условиями). Показано, что структуры - и -петель, отвечающие локальным минимумам на поверхности потенциальной энергии, стабилизируются набором водородных связей, образуемых атомами различного типа, а также слабыми взаимодействиями H…H типа. Установлены ранее не отмечавшиеся складчатых листов. В параллельных -складчатых листах это водородные связи NH…O внутри цепи между смежными NH и O=C группами. В антипараллельных -складчатых листах это слабые взаимодействия CH…HC между боковыми цепями. В -спирали, образованной полиаланином, выявлено дополнительное слабое взаимодействие группs C=O в положении i c группой HC в положении i + 3, которое обычно не учитывается при моделировании пространственного строения -спиралей с использованием классических силовых полей.

Работа выполнена при поддержке Федерального Агентства по образованию РФ (Программа «Развитие научного потенциала высшей школы, 2006-2008 годы», грант 2.1.1.5051) и РФФИ (грант 07-03-00702).

Литература.

1. Бейдер Р. Атомы в молекулах. М.: Мир, 2001, 532 с.

МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА МОЛЕКУЛ

Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я.Карпова Описание молекулярного электростатического потенциала (МЭП) является ключевым моментом при подборе потенциала межмолекулярного взаимодействия. В работе представлены результаты аппроксимации трехмерных распределений МЭП, полученных расчетом изолированной молекулы неэмпирическим методом МО ЛКАО, аналитическими потенциалами атомных зарядов (АЗ), реальных диполей (РД) и атомных мультиполей (АМ) до квадруполя включительно. Потенциал РД создается парами точечных зарядов противоположного знака, поиск их расположения в объеме молекулы входит в задачу аппроксимации. Инструментом решения задачи аппроксимации МЭП является разработанная нами программа FitMEP, оптимизирующая параметры моделей с учетом симметрии молекулы. В расчете все точки пространства внутри ван-дер-ваальсовой оболочки молекулы из рассмотрения исключали. На примере HF, CO, NH3, H2O, CH4, формальдегида, метанола, формамида, ряда циклических и каркасных алканов, этилена, бензола, бифенила и фуллерена С 60 показано, что с потенциалами РД и АМ среднеквадратичная погрешность аппроксимации МЭП (R) уменьшается на один - два порядка по сравнению с потенциалом АЗ. Для примера в таблице сопоставлены характеристики качества подгонки МЭП этана, рассчитанного методом Хартри-Фока в базисе АО 6-31G(d,p). Заметим, что, несколько уступая модели АМ в качестве подгонки, потенциал РД вместе с тем принципиально выигрывает в простоте и компактности, причем его применение в расчетах потенциальной энергии не потребует изменения кода для большинства распространенных программ. Для некоторых молекул изученного ряда (вода, бензол, бифенил, C60) полученные модели МЭП с успехом апробированы в расчетах кристаллической упаковки.

Работа выполнена в рамках проекта РФФИ 05-03-32808.

ВОЗБУЖДЕННЫЕ СОСТОЯНИЯ В РЕАКЦИИ

ПЕРЕНОСА ВОДОРОДА

Институт высокомолекулярных соединений РАН, Санкт-Петербург По данными пико- и фемтосекундной спектроскопии с временным разрешением, фотоперенос водорода в элементарном акте реакции распадается на последовательные стадии переноса электрона и протона. Значительные трудности представляет объяснение механизма реакции термопереноса водорода, которая в растворе обычно протекает легко с низкими энергиями активации Ea при обычных условиях. В докладе высказывается предположение о том, что термохимическая реакция протекает через электронно-возбужденное состояние донорноакцепторного комплекса реагентов [1]. Для кристаллических комплексов между хинонами и гидрохинонами (хингидронов) ранее получены большие величины Ea 1.5–2 эВ, близкие к энергиям оптических переходов с переносом заряда.

Обосновывается идея о том, что в основе реакции термопереноса водорода лежит электронно-протонный эффект [2].

С помощью квантово-химического моделирования получены низкие, вблизи нулевых значений энергии активации реакции переноса водорода в хингидронах, протекающей через электронно-возбужденное состояние. Согласно эксперименту, в системе гидрохинон – хинон реакция переноса водорода в растворе и кристалле протекает в направлении уменьшения разности между потенциалом ионизации донора электрона (гидрохинона) и сродством к электрону акцептора электрона (хинона). Эти опытные данные подтверждены неэмпирическим (RHF,ROHF/DH) квантово-химическим расчетом, который приводит к небольшим величинам энергии активации и теплоты реакции, не превышающим по абсолютной величине 5 ккал/моль. Приведены структурные и электронные характеристики промежуточных радикальных частиц в активной стадии реакции.

[1]. К.К.Калниньш. Электронное возбуждение в химии. СПб: Изд. Центр СПГУТД. 1998. 324 с. [2]. К.К.Калниньш. Электронно-протонный эффект в химии катализа // Ж. Прикл. Химии. 2005. Т. 78. Вып. 11. С. 1761-1779.

СВЯЗЬ МЕЖДУ КОЛЕБАТЕЛЬНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ И

ТЕМПЕРАТУРАМИ ПЛАВЛЕНИЯ ИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Сопоставляя колебательные спектры, рассчитанные в рамках DFT для возможных вариантов структуры ряда ионных жидкостей (ИЖ) (Рис. 1), с экспериментальными спектрограммами, мы обнаружили, что (i) используемая теоретическая модель корректно описывает поверхность потенциальной энергии (ППЭ) изучаемых систем; (ii) противоионы в этих ИЖ ассоциированы преимущественно попарно; (iii) их колебания практически не смешиваются. Это позволяет рассматривать данные ИЖ как ансамбли двухатомных ангармонических осцилляторов, состоящих из пар «катион-анион». Если = (2V/x2)0 – коэффициент упругости, а = (3V/x3)0 - коэффициент ангармонизма такого осциллятора, то температура (Тпл), при которой рассматриваемая система теряет устойчивость, А.А.Аскадский, Ю.И.Матвеев, Г.Л.Слонимский, В.В.Коршак. ДАН, 1978, т.238, 592]. Чтобы оценить 3/2, мы аппроксимировали ППЭ ионной пары вблизи минимума полиномом третьей степени E=A+BR+CR2+DR3, в котором C соответствует /2,а D - /3. Вычисленные в рамках такой упрощенной модели квазиупругие характеристики отдельных ионных пар 3/2 качественно соответствуют экспериментально наблюдаемой тенденции для Тпл соответствующих ИЖ (рис. 1).

2 R=Et, RI=H, A=BF 3 R=Pr, RI=H, A=BF 4 R=Me, RI=H, A=BF 5 R=All, RI=H, A=BF 6 R=Et, RI=Me, A=BF Рис. 1. Исследуемые ионные жидкости и корреляция вычисленного параметра / с наблюдаемыми 3 температурами плавления.

Работа поддержана грантом РФФИ.

НОВЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ

СИМБИОЗА МОДЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИОННОГО ПОЛЯ И

СИМПЛЕКСНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МОЛЕКУЛ.

Физико-химический институт им. А.В. Богатского НАН Украины, Одесса 65080, Люстдорфская дорога 86, тел:+380487225127, Разработана схема генерации новых структурных параметров – молекулярных симплексов, взвешенных на основе параметров информационного поля.

Модель информационного поля [1] с формальных позиций описывает ситуацию, когда объект структурирует окружающее его пространство, т. е. генерирует в нем информацию. Информационное поле сложного объекта (молекулы) является суперпозицией соответствующих информационных полей элементов (атомов) этого объекта. Используя какое-либо свойство элементов, можно построить взвешенные информационные поля. В рамках концепции информационного поля каждый атом «чувствует» информационное влияние всех остальных атомов молекулы. Характер такого влияния зависит, как от свойств атомов, положенных в основу построения информационного поля, так и от их взаимного положения. Из анализа различных модельных систем удалось выявить некоторые особенности взаимного влияния атомов, определяемые их природой, а также топологией и геометрией молекулы.

представляется как система различных симплексных дескрипторов (четырехатомных фрагментов фиксированного состава, структуры, хиральности и симметрии). Наряду с дескрипторным и физико-химическим структурными описаниями молекулярных симплексов предложено информационное описание, когда для дифференциации атомов в симплексах используются потенциалы информационных полей на атомах, взвешенные по различным атомным свойствам (заряд, липофильность, рефракция и т.д.).

продемонстрированы на примере решения различных задач QSAR.

1. V.E. Kuz’min, L.N. Ognichenko, A.G. Artemenko//J.Mol.Mod.-2001.-№ 7, p. 278-285.

ДИЗАЙН БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ

МЕТОДА MFTA И КОМПЬЮТЕРНОЙ ГЕНЕРАЦИИ СТРУКТУР

А.А. Мельников, Е.В. Радченко, В.А. Палюлин, Н.С. Зефиров Институт физиологически активных веществ РАН, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Разработан программный комплекс для дизайна новых соединений с заданной биологической активностью. На первом этапе формируется выборка соединений с экспериментальными данными о биологической активности. Для этих соединений с помощью метода анализа топологии молекулярного поля (MFTA, Molecular Field Topology Analysis) строится QSAR-модель. Основой этой модели является молекулярный суперграф (такой, что молекулярный граф любой структуры из обучающей выборки является его подграфом). В дальнейшем для прогноза активности некоторого соединения его молекулярный граф накладывается на суперграф, и вычисляются значения дескрипторов. На втором этапе QSAR-модель загружается в программу-генератор. Особенности MFTAмоделей не позволяют использовать совместно с ними имеющиеся структурные генераторы. Поэтому нами был разработан специализированный генератор, который формирует молекулярные графы, являющиеся подграфами MFTAсуперграфа. В задании на генерацию с целью предотвращения формирования нежелательных структур могут быть заданы такие ограничения как количество замещенных позиций центрального фрагмента, перечень запрещенных детерминированном режиме генерации программа формирует все структуры, которые удовлетворяют требованиям задания на генерацию, а в стохастическом режиме генерации - лишь некоторое репрезентативное подмножество множества всех допустимых структур. Полученные в результате генерации структуры передаются в программу MFTA, где прогнозируется их биологическая активность с помощью QSAR-модели.

Испытания данного программного комплекса показали, что предлагаемый подход позволяет найти соединения, для которых прогнозируется более высокая биологическая активность по сравнению с соединениями из обучающей выборки.

ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ ОГРАНИЧЕНИЙ

ПРИ ГЕНЕРАЦИИ СТРУКТУР В ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЕ ПО 2М ЯМР

ДАННЫМ

С. Г. Молодцов*, К. А. Блинов**, М. Е. Эляшберг** Новосибирский институт органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН, Задача установления структуры молекул с помощью экспертной системы (ЭС) сводится к наложению структурных ограничений. В результате выделяется одна или несколько структур из очень большого, но конечного числа теоретически возможных изомеров. Ограничения накладываются либо в процессе генерации структур, либо при их фильтрации. Очевидно, наиболее эффективным является первый способ, так как он ведет к подавлению генерации «лишних»

структур и сокращению времени генерации. Главным источником структурных ограничений являются 1М (13С и 1Н) и 2М ЯМР спектры.

установлено наличие симметрии в исследуемой молекуле. Наши исследования показали, что учет этого ограничения при генерации симметричных структур по данным 2М ЯМР спектров требует значительного усовершенствования алгоритма генерации. Ранее в литературе этот вопрос не рассматривался.

По мультиплетностям сигналов в ЯМР 1Н спектрах можно определить число атомов водорода во второй сфере окружения соответствующих скелетных атомов. Исходя из природы исследуемого соединения, нередко возникает необходимость введения ограничений на размеры и состав циклов в структурах.

ограничений в процессе генерации структур по данным 2М ЯМР спектроскопии.

Обсуждается использование данных алгоритмов в рамках ЭС StrucEluс [1].

Приводятся примеры применения ограничений для установления структуры сложных молекул природных соединений. Показана высокая эффективность разработанных алгоритмов.

1. M.E. Elyashberg, K.A. Blinov, A.J. Williams, S.G. Molodtsov, G.E. Martin, J. Chem. Inf. Model. 46, 1643-1656 (2006)

КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ИССЛЕДОВАНИЮ МЕХАНИЗМОВ

КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ НА ПРИМЕРЕ

КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ СОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ С

ДИХЛОРИДОМ ПАЛЛАДИЯ

Т.А. Морозова, А.В. Крылов, В.Р. Флид, А.П. Белов Московская государственная академия тонкой химической технологии В последние годы квантово-химические расчеты становятся доступны все более широкому кругу исследователей. Общепринятым является подход, при котором экспериментальные результаты подтверждаются расчетными, и комплексообразования сорбиновой кислоты с дихлоридом палладия с использованием теоретических и экспериментальных методов, сочетающихся в рамках единой стратегии исследования. Расчеты выполнены методом DFT/PBE.

На первом этапе квантово-химически были предсказаны принципиальная палладия на основе сорбиновой кислоты и образование не более двух из восьми возможных изомеров. Затем комплекс предсказанного строения был синтезирован из сорбиновой кислоты и PdCl2 и спектрально охарактеризован. Было обнаружено, что комплекс образуется в виде единственного изомера.

Для выявления причин специфичного протекания реакции было проведено ее квантово-химическое моделирование, направленное на поиск возможных каналов реакции, приводящих к изомеру, обнаруженному экспериментально. В результате был сформирован ряд предполагаемых реакционных схем, которые были проанализированы в квазиравновесном приближении. Это позволило при проведении дискриминирущих кинетических экспериментов ограничиться определением порядков по реагентам прямой (образование комплекса) и обратной (его протодеметаллирование) реакций.

Таким образом, найдена единая реакционная схема, в рамках которой интерпретирована вся совокупность результатов теоретических и экспериментальных исследований.

ФОТОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ ПИГМЕНТНЫХ СИСТЕМ, МОДЕЛИРУЮЩИХ

ФОТОСИНТЕЗ

И.А. Наговицын1, Д.Ю. Щербаков2, Г.К. Чудинова1, В.В.Савранский1, Г.В. Ионов3, Ф.А. Сапожников3, Н.А. Смирнов3, Г.В. Синько 3, 1- Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН; 2- Институт Химической Физики им. Н.Н. Семенова РАН; 3- Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский НИИ технической физики им. акад. И.Е. Забабахина мезотетрафенилпорфирина (ТФП) с -каротином (КН) в пленках ЛенгмюраШефера и в комплексе с бычьим сывороточным альбумином (БСА) в водном растворе. Установлено увеличение фотопотенциала в фотоэлектрохимической ячейке в пленках смеси при мольном соотношении ТФП:КН и ХЛ:КН равном 1: по сравнению с величинами фотопотенциалов однокомпонентных пленок [1,2].

Обнаружена флуоресценция КН в ленгмюровских пленках и в комплексе с БСА в растворе. Максимумы полос флуоресценции пленок КН расположены в области 576 и 690 нм, а комплексов БСА(КН) - в области 684 нм. Существенно то, что обнаруженная полоса флуоресценции комплекса БСА(КН) в значительной степени перекрывается с полосой флуоресценции комплексов БСА(ХЛ) (max=690 нм). Полученные результаты позволяют предположить наличие собственной флуоресценции каротиноидов в природной фотосинтетической мембране.

Проведены квантово-механические расчеты пространственной структуры изолированных молекул ХЛ, феофитина, КН, ТФП. Для этих молекул рассчитаны энергии одночастичных состояний электронов, и определена пространственная локализация наиболее слабо связанного электрона.

02.445.11.7429, проектом МНТЦ №2876.

1. Наговицын И.А., Чудинова Г.К., Комиссаров Г.Г. // ДАН, 2002, т. 382, с. 115.

2. Наговицын И.А., Чудинова Г.К., Щербаков Д.Ю., Савранский В.В., Комиссаров Г.Г. // Краткие сообщения по физике ФИАН, 2005, №4, с 15-25.

МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ФЕРМЕНТАТИВНЫХ РЕАКЦИЙ

ГИДРОЛИЗА НУКЛЕОЗИДТРИФОСФАТОВ

А.В. Немухин, Б.Л. Григоренко, М.С. Шадрина Химический факультет Московского государственного университета В работе приводятся результаты моделирования механизмов реакций ферментативного гидролиза нуклеозидтрифосфатов, прежде всего, гуанозинтрифосфата (ГТФ) и аденозинтрифосфата (АТФ), с использованием методов молекулярной динамики и комбинированных приближений квантовой и молекулярной механики (КМ/ММ). Гидролиз нуклеозидтрифосфатов представляет важнейшие реакции биохимии, ответственные, в частности, за преобразование энергии (АТФ) и передачу сигналов (ГТФ) в живых системах.

Несмотря на значимость реакции гидролиза нуклеозидтрифосфата (NTP) приводящей к образованию нуклеозиддифосфата (NDP) и неорганического фосфата (Pi), механизм этой важнейшей реакции остается предметодом острых дискуссий. Проблемным является отнесение механизма к диссоциативному или ассоциативному типу, различающихся конфигурацией переходного состояния лимитирующей стадии. Основное внимание уделено расчетам методами КМ/ММ энергетических профилей реакций с учетом молекулярного окружения белковой матрицы на пути от фермент-субстратных комплексов до продуктов гидролиза.

Согласно этому направлению молекулярного моделирования энергии и силы, действующие на атомы в выделенной центральной части системы, рассчитываются по уравнениям квантовой механики, в то время как частицы окружения, взаимодействующие с атомами реакционного центра, описываются уравнениями классической молекулярной механики.

Исследования по данной тематике выполнены при частичной финансовой поддержке РФФИ (проект № 07-03-00060).

СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЕ И КВАНТОВОХИМИЧЕСКОЕ ВЫЧИСЛЕНИЕ

ЭНЕРГИИ ДИССОЦИАЦИИ СВЯЗЕЙ СН ГАЛОГЕНОПРОИЗВОДНЫХ

АЛКАНОВ, АЛКЕНОВ И АРЕНОВ

Волгоградский Государственный Технический Университет С помощью спектроскопического и квантово-химического методов определена энергия диссоциации связей СН в галогенпроизводных алканов, алкенов и аренов. Полученные данные позволили выявить закономерности изменения энергии диссоциации связи CH в галогенсодержащих углеводородах.

Во всех случаях замещение атома H на Hal приводит к увеличению спектроскопической энергии диссоциации (здесь и далее DSCH) для связей CH, входящих в замещаемую группу. Величина этого увеличения зависит от природы группы, в которую входит замещаемый атом H.

Увеличение DSCH для связей CH, входящих в замещаемую группу, зависит от числа замещений в этой группе. Следующее замещение в среднем приводит к 75% росту величины увеличения DSCH при первом замещении.

Замещение атома H на атомы F и Cl практически не приводит к изменению DSCH для связей CH, входящих в группу, связанную C-C связью с замещаемой группой. При бромировании в этом случае наблюдаются небольшие изменения.

При галогенировании велико дальнее влияние на DSCH для связей CH, входящих в группу, связанную кратной C=C связью с замещаемой группой. Для ароматического кольца величина этого дальнего влияния имеет промежуточное значение, пропорциональное кратности связи.

Квантово-химические вычисления энергии диссоциации СН связей (DQCH) дают внутренне противоречивые результаты. С одной стороны, вычисления, проводимые для основного состояния, свидетельствуют об увеличении DQCH. В частности, наблюдается сокращение длин связей CH и увеличение их жесткостей.

С другой стороны, наблюдается уменьшение величины DQCH, вычисляемой по разности энергии молекулы и радикалов, образующихся при ее диссоциации.

Работа поддержана грантом РФФИ N 05-03-32017.

ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ СТРУКТУРЫ МОЛЕКУЛЫ:

ВЗГЛЯД ХИМИКА, СПЕКТРОСКОПИСТА, МАТЕМАТИКА

Новосибирский институт органической химии им. Н.Н.Ворожцова СО РАН Рассматриваются базовые для задач химической информатики аспекты информационной ёмкости структуры молекул органических соединений с точки зрения задач, актуальных для органической химии, аналитических приложений молекулярной спектроскопии, теории графов. Обсуждаются также проблемные аспекты, связанные с информационной обеспеченностью выводов и корректностью статистических обобщений в задачах типа «структура-свойство»

для подмножеств структурно родственных соединений. В качестве основы для оценки информационной ёмкости структуры органических соединений используется совокупность метода обработки информации и оценки мощности множества структур, релевантных решаемой задаче. На примерах из области изучения взаимосвязи «структура-свойство» и задач аналитической химии органических соединений демонстрируются приложения оценок информационной ёмкости структуры молекул. В частности, на основе информационного подхода к оценке сложности структурной формулы органического соединения и оценке информационной «ёмкости» соответствующего спектра демонстрируется возможность формулирования границ применимости конкретных спектральных методов при установлении строения органических соединений, а также оценки применимости совокупности нескольких методов молекулярной спектроскопии для решения задач аналитической химии органических соединений. Обсуждаются вопросы применимости данного подхода к решению других задач манипулирования структурной химической информацией.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 04-03-32374).

ОТБОР ПЕРЕМЕННЫХ В QSAR МОДЕЛЯХ ДЛЯ ЛЕКАРСТВЕННОЙ

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН В корреляционном моделировании, к настоящему времени разработано и применяется огромное множество дескрипторов молекулярной структуры (Todeschini R. Consonni V. The Handbook of Molecular Descriptors. In The Series of Methods and Principles in Medicinal Chemistry. Mannhold R., Kubinyi H., Timmerman H. Eds. Wiley-VCH: New York, 2000 V. 11, p.680.) И при формальном моделировании и при поиске содержательных моделей приходится проводить отбор дескрипторов, предназначаемых для использования в качестве переменных корреляционного соотношения. В первом случае отбор переменных необходим с математической точки зрения для уменьшения размерности задачи и преодоления возможной множественной корреляции среди переменных. Во втором случае отбор переменных может оказать решающее влияние на интерпретацию результирующей модели и действовать приходится, опираясь на методы математической статистики, но исходя из предполагаемого механизма проявления активности. В докладе будут продемонстрированы примеры построения корреляционных моделей, с использованием фрагментных дескрипторов молекулярной структуры, для лекарственной активности, сочетающие математические методы и исследовательскую интуицию и здравый смысл. Будет представлено сравнение традиционных подходов (метода пошаговой регрессии, метода выбора «наилучшего подмножества» предикторов) с новыми предложениями в этой области (generalized simulated annealing, Guha R., Jurs P.

//J. Chem.Inf. Model.2005. V. 45. N 3. P. 800-806; “LASSO”, Baumann K. //QSAR & Comb. Sci. 2005. V.24. N. 9. P. 1033-1046).

ТОПОЛОГИЧЕСКИЕ АТОМНЫЕ ЗАРЯДЫ: ПОДХОДЫ К

ПОСТРОЕНИЮ СХЕМ РАСЧЕТА

Д. А. Шульга, А. А. Олиференко, В. А. Палюлин, Н. С. Зефиров Химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова Электростатическое взаимодействие составляет значительную часть межмолекулярных сил. Для адекватного и экономичного описания этого взаимодействия в рамках силовых полей молекулярной механики используются атомные заряды, получаемые различными способами. Для получения качественно и количественно верных результатов в таких активно исследующих конформационное пространство приложениях, как молекулярная динамика, метод Монте-Карло и конформационный поиск необходимы заряды, учитывающие естественную симметрию молекулы – топологию химических связей. В работе рассматриваются возможные пути к получению эмпирических схем расчета зарядов, отражающих топологию молекулярной структуры. Начиная с построения базовой модели системы, проанализированы два основных способа учета топологической симметрии для атомных зарядов: а) динамическое выравнивание электроотрицательностей (ЭО) и б) поиск зарядов, минимизирующих топологически симметричную функцию энергии системы.

Проведены аналогии с известными моделями, основанными на принципе выравнивания ЭО. На основании динамического подхода получена новая теоретическая интерпретация шага выравнивания ЭО в зарядовых методах, разработанных ранее [1, 2], для которых уже была продемонстрирована пригодность для практического молекулярного моделирования [3].

Рассмотренные подходы позволяют рационально классифицировать имеющиеся и конструировать быстрые и адекватные новые эмпирические зарядовые схемы.

Литература 1. Oliferenko A.A., Palyulin V.A., Pisarev S.A., Neiman A.V., Zefirov N.S. // J.

Phys. Org. Chem., 2001, 14, 355-369.

2. Олиференко А.А., Палюлин В.А., Зефиров Н.С. // ДАН, 1999, 368, № 1, 63-67.

3. Шульга Д.А., Олиференко А.А., Писарев С.А., Палюлин В.А., Зефиров Н.С. // ДАН, 2006, 408, № 3, 340-343.

СОЗДАНИЕ АНАЛОГОВ ТЕТРАПЕПТИДА ССК-4 НА ОСНОВЕ

МОЛЕКУЛЯРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С

АКТИВНЫМ ЦЕНТРОМ ССК2 РЕЦЕПТОРА

С.В. Шульгин, П.Е. Кузнецов, Н.Б. Кузнецова, А.В. Шантроха, Е.Н. Дубас Саратовский Государственный Университет им. Н.Г. Чернышевского внеклеточных петель рецептора холецистокинин-2 (ССК2), сконструирована модель пространственной структуры комплекса активного центра ССК рецептора, состоящего из трёх внеклеточных петель, с лигандом тетрапептидом ССК-4 (Trp-Met-Asp-Phe-NH2). Используя полученную модель, были рассмотрены энергетические аспекты механизма лиганд-рецепторного взаимодействия. С учётом чего, в результате квантово-химических расчётов обнаружен одновременный перенос протона и электронной плотности с лиганда ССК-4 на аминокислоты рецептора ССК2.

теоретического определения относительной силы связывания с рецептором ССК известных и конструируемых новых аналогов тетрапептида ССК-4, а также для исследования их различных молекулярных и энергетических характеристик. В результате чего создана база данных аналогов ССК-4, выявлены количественные соотношения структура-активность и структура-фармакологический профиль для таких аналогов.

перспективных новых аналогов ССК-4. На опытных животных проведена проверка фармакологического действия новых соединений. В итоге получено действительное соответствие теоретических и экспериментальных результатов. В сравнении с нативным ССК-4, полученные новые соединения аналоги обладают повышенной анксиогенной активностью в восьмикратно, четырехкратно и трехкратно меньших дозах.

МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СПЕКТРОВ

2-, 3-, 4-БИФЕНИЛМЕТАНОЛОВ МЕТОДОМ ТЕОРИИ

ФУНКЦИОНАЛА ПЛОТНОСТИ

Л.М. Бабков1, Я. Баран2, Н.А. Давыдова3, К.Е. Успенский - Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, ул.

Московская, 155, 410012, Саратов, Россия. E-mail: [email protected] - Институт низких температур и структурных исследований ПАН, Вроцлав, По экспериментальным ИК спектрам твердокристаллических (ТК) образцов 2-, 3- и 4-бифенилметанолов (2-, 3-, и 4БФМ), измеренным при комнатной температуре, 2БФМ в стеклофазе установлено наличие в них водородной связи. Методом теории функционала плотности (B3LYP/6-31G*) рассчитаны энергии, структуры, дипольные моменты, поляризуемости, частоты нормальных колебаний в гармоническом приближении и интенсивности в колебательных спектрах молекул 2-, 3- и 4БФМ и фрагментов их Н-комплексов, которые могут реализовываться в различных фазовых состояниях. На основе анализа результатов моделирования и экспериментальных спектров выяснено влияние положения группы метанола в молекулах на колебательные спектры, строение молекулярных систем, обусловленное образованием в них водородной связи, и проявление ее в спектрах ТК образцов 2-, 3- и 4БФМ и 2БФМ в различных фазовых состояниях. 2БФМ. Теоретически обоснована структура реализующихся в ТК состояниях 2БФМ двух различных полиморфных модификаций: нестабильной моноклинной, состоящей из цепочечных Нассоциатов, при этом каждая из четырех молекул элементарной ячейки является звеном своей цепочки, и стабильной триклинной, в которой четыре молекулы 2БФМ элементарной ячейки с помощью Н-связи объединены в циклические тетрамеры. ТК образцы 3- и 4-бифенилметанолов состоят из цепочечных Нассоциатов. В стеклообразном образце 2БФМ наряду с тетрамерами присутствуют димеры и цепочечные ассоциаты.

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ И МОДЕЛИ СТРУКТУРЫ

ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ В ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ

НАНОСИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ТИТАНА

Л.М. Бабков1, Т.В. Безродная2, Г.А. Пучковская2, К.Е. Успенский1, - Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, ул.

Анализ колебательных спектров гетерогенных двухкомпонентных систем, представляющих собой твердые смеси нанокристаллитов диоксида титана (TiO 2), с бензофеноном (БФ) или 4-пентил-4’-цианобифенилом (5ЦБ), измеренных при комнатной температуре, указывает на образование в образцах водородной связи с участием воды, адсорбированной поверхностью нанокристаллитов TiO2.

приповерхностных слоях частиц TiO2 исследуемых двухкомпонентных систем:

В соответствии с результатами моделирования и анализа измеренных колебательных спектров установлено, что водородная связь является основным комплексообразовании увеличивается от 1,228 до 1,236, частоты валентных колебаний связи С=О и О-Н моделей свободных молекулярных систем уменьшаются на 30 и 360 см-1, соответственно. Длина связи СN в 5ЦБ при комплексообразовании немного уменьшается (с 1,164 до 1,162 ), частота её валентного колебания увеличивается на 12 см–1, частота валентного колебания связи О-Н уменьшается на 235 см-1 и составляет 3581 см-1. Оценка энергии водородной связи в Н-комплексах дает ~5,4 ккал/моль в БФ-TiO2 и ~4,2 ккал/моль в 5ЦБ-TiO2, что позволяет классифицировать ее как связь средней силы.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

СТРУКТУРЫ И КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СПЕКТРОВ 2-, 4-БРОМ- И 4,4’ХЛОРБЕНЗОФЕНОНОВ -Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, ул.

При комнатной температуре измерены колебательные спектры 2-, 4-броми 4, 4’-хлорбензофенонов (ББФ и ХБФ). Методом функционала плотности (B3LYP) в базисе 6-31+G(d) с помощью комплекса программ Gaussian’03 [1] построены структурно-динамические модели свободных молекул 2-, 4- ББФ и 4, 4’- ХБФ: рассчитаны энергии, структуры, дипольные моменты, поляризуемости, частоты нормальных колебаний в гармоническом и ангармоническом приближениях и распределение интенсивности в колебательных спектрах молекул.

В соответствие с результатами проведенного моделирования молекула 4, 4’-ХБФ имеет симметрию C2. Фенильное кольцо, содержащее атом брома, повернуто вокруг связи СС’ на угол 61,0 относительно плоскости ССС’, содержащей карбонильную группу, а второе кольцо - на 15,7 вокруг связи СС.

Длины связей равны в молекулах равны: 1,91 (C-Br), 1,22 (C=О) (1,23 в БФ). В молекуле 4-ББФ фенильное кольцо, содержащее атом брома повернуто вокруг связи СС’ на угол 29,5, а второе кольцо - на угол 25,8 вокруг связи СС.

Длины связей равны 1,90 (C-Br), 1,23 (C=О). В молекуле 4, 4’-ХБФ фенильные кольца повернуты вокруг связи СС на углы 27,6, длины связей равны 1,75 (C-Cl), 1,23 (С=О). Дана интерпретация измеренных колебательных деформационным колебаниям связей С=О, C-Cl и C-Br.

1. James B. Foresman and AEleen Frisch Exploring Chemistry with electronic structure methods. Second Edition, Gaussian Inc., Pittsburgh, PA, 1996, 302 p.

МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ СПЕКТРОВ И МОЛЕКУЛ ПИРИДИНА

И ДИПИРИДИЛЭТИЛЕНА ПАРАМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Институт геохимии и аналитической химии РАН Смоленская государственная сельскохозяйственная академия В рамках второго приближения параметрического метода проведен расчет структуры молекул пиридина (ПД) и дипиридилэтилена (ДПЭ) в возбужденном состоянии и их электронно-колебательных спектров. Полученная система параметров, включающая в себя параметры - и -типа, обеспечивает количественное согласие теоретических спектров ПД и ДПЭ с экспериментальными. Параметризация носит достаточно полный характер и позволяет моделировать на количественном уровне колебательную структуру спектров сложных молекул, содержащих аналогичные фрагменты, как для *-, так и *-переходов.

Рассчитанный (а) и экспериментальный (б) спектры метода даже при столь существенных замещениях атомов в молекулах.

Предсказательный, не только на качественном, но и количественном уровне, характер проведенных расчетов (в данном случае для ПДЭ) показывает возможность использования полученных моделей для моделирования как спектральных свойств молекул, содержащих аналогичные фрагменты, так и процессы молекулярных превращений, поскольку в развитой теории химических реакций сложных молекул оптические характеристики являются ключевыми параметрами.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВНУТРЕННЕГО ВРАЩЕНИЯ И ЭФФЕКТА ВЛИЯНИЯ

ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ В МОЛЕКУЛАХ ПАРА-МЕТИЛБЕНЗОЛСУЛЬФАМИДА

(4-МБСА) И ОРТО-МЕТИЛБЕНЗОЛСУЛЬФАМИДА (2-МБСА) Ивановский государственный университет Данная работа посвящена исследованию геометрического строения и конформационных особенностей молекул метилзамещенных бензолсульфамидов.

Проведены расчеты структурных параметров молекул параметилбензолсульфамида и орто-метилбензолсульфамида квантовохимическим методом B3LYP в базисе 6-311+G** с использованием расчетного комплекса GAUSSIAN-2003. Квантовохимические расчеты барьеров внутреннего вращения 4-МБСА и 2-МБСА проводились методом Хартри-Фока в базисе 6-31G* с использованием расчетного комплекса GAUSSIAN-2003. Для определения потенциальных функций внутреннего вращения были рассчитаны зависимости полной энергии молекул от величин торсионных углов CPh-CPh-Cmet-H (для группы СН3), CPh-S-N-H (для группы NH2), CPh-CPh-S-N (для группы SO2NH2).

Квантовохимический расчет показал, что молекула 4-МБСА может существовать в виде двух устойчивых конформеров: заслоненный (eclipsed) и шахматный (staggered). В eclipsed конформере группа NH2 находится в заслоненном положении относительно группы SO2, в staggered конформере группа NH2 имеет шахматную ориентацию по отношению к SO2 группе.

Молекула 2-МБСА может существовать в виде четырех конформеров:

заслоненный неплоский (non-planar eclipsed), заслоненный плоский (planar eclipsed), шахматный неплоский (non-planar staggered) и шахматный плоский (planar staggered). На основании квантово-химических расчетов определены величины барьеров внутреннего вращения групп NH2, CH3 и SO2NH2 для исследуемых молекул. Анализ потенциальных функций внутреннего вращения характеризует исследуемые молекулы как устойчивые, достаточно жесткие с высоким барьером внутреннего вращения вокруг связей CPh-S и S-N.

На основании NBO-анализа исследован эффект влияния заместителей в пара- и орто- положениях на геометрические параметры бензольного кольца.

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ И ПРОГНОЗ

ФОТОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ АРОМАТИЧЕСКИХ АЗИДОВ

Институт проблем химической физики Российской академии наук фотодиссоциации ароматических азидов.

Показано, что фотохимическая активность азидов, т.е. квантовый выход фотодиссоциации (), связана с заполняемостью в S1-состоянии молекулярной орбитали (МО) определенного типа - NN*-МО, локализованной на азидогруппе и разрыхляющей по связи N-N2. Азид, в возбужденном состоянии которого эта орбиталь заполняется, является фотоактивным ( лежит в диапазоне 0.1 - 1.0);

если орбиталь остается вакантной, азид является фотоинертными ( менее 0.01).

Заполняемость NN*-MO определяется соотношением энергетических щелей ВЗМО-НВМО и НВМО-NN*-MO, где ВЗМО и НВМО - высшая занятая и низшая вакантная МО. Положение длинноволновой полосы в спектре поглощения в первую очередь определяется также величиной энергетической щели ВЗМОНВМО. Поскольку как фотохимические, так и спектральные свойства определяются относительным положением одних и тех же граничных МО, находит теоретическое обоснование экспериментально наблюдаемое соотношение между фотохимической активностью ароматического азида и положением длинноволновой полосы поглощения.

Предсказано и подтверждено существование размерного и зарядового эффектов в реакции фотодиссоциации ароматических азидов, когда при изменении размера -системы азида (исследован диапазон размеров 6 - 26 е) или фотодиссоциации азидогруппы.

экспериментальными данными показана возможность прогнозирования фотохимической активности ароматических азидов.

ПРОГНОЗ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ В ИНФОРМАЦИОННОЙ

ТЕХНОЛОГИИ «МИКРОКОСМ» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АНАЛИЗА

НЕПРОТИВОРЕЧИВОСТИ СПЕКТРА ПРОГНОЗНЫХ ОЦЕНОК

Волгоградский государственный медицинский университет Предложена новая методика выработки высокодостоверных итоговых заключений об уровне заданного вида биологической активности неиспытанных соединений путем сопоставления спектров прогнозных оценок различных градаций этой активности, полученных с использованием консервативной, нормальной и рисковой стратегий прогноза в информационной технологии «Микрокосм». При этом для последующих испытаний отбираются соединения с прогнозными оценками «высокоактивно» по всем трем стратегиям, имеющие, кроме того, не противоречащие спектры прогнозных оценок по другим градациям этой активности. Непротиворечивость спектра прогнозных оценок характеризует коэффициент соответствия, который представляет собой долю не противоречащих прогнозу «высокоактивно» оценок в первичных результатах прогноза уровней активности соединения. Для последующих испытаний рекомендуются вещества, имеющие величину коэффициента соответствия не менее 0,5, в порядке убывания значений коэффициента.

По данной методике проведен прогноз высокого уровня антиоксидантной, антиагрегантной и каппа-опиоидной агонистической активностей для почти новых конденсированных производных имидазола, триазола и бензимидазола;

отобраны для испытаний 12, 23 и 13 веществ; по результатам экспериментальной проверки прогноза оказались активными 9 (75 %), 17 (74 %) и 9 (69 % ) соединений соответственно. Ранее оцененная по обучающим выборкам точность «интуитивного» прогноза экспертами-фармакологами высокой антиоксидантной активности составила 24 %; высокой антиагрегантной активности – 23 %;

высокой каппа-опиоидной агонистической активности – 13 %. Полученные результаты доказывают высокую эффективность предлагаемого подхода:

точность компьютерного прогноза превышает точность «интуитивного» прогноза в 3,1, 3,2 и 5,3 раза, в зависимости от вида активности.

НОТАЦИОННЫЕ ДЕСКРИПТОРЫ ЯЗЫКА QLx ИНФОРМАЦИОННОЙ

ТЕХНОЛОГИИ «МИКРОКОСМ»

Волгоградский государственный медицинский университет Описывается новая версия языка QLx описания структуры соединений для компьютерного прогноза биологической активности, в которой в качестве дополнительных введены нотационные электронные дескрипторы, рассчитываемые для концептуальных фрагментных структурных QLдескрипторов на основе зарядов на атомах.

Для расчета зарядов на атомах (включая водородные) использован эмпирический метод Джолли-Перри в модификации. Определены следующие группы операторов порождения нотационных электронных дескрипторов: 1) «сумма», «среднее», «максимум», «минимум»; 2) «все заряды, независимо от знака», «положительные заряды», «отрицательные заряды»; 3) «все атомы», «неводородные атомы», «водородные атомы». Соответствующий тип электронного дескриптора образуется путем применения трех операторов к «максимальный положительный заряд неводородных атомов структурного дескриптора». Виды нотационных дескрипторов образуются путем квантования диапазона значений соответствующего типа нотационного дескриптора с шагом в 1 %: например, «максимальный положительный заряд неводородных атомов структурного дескриптора от 0.10 до 0.11».

В рамках информационной технологии «Микрокосм» с использованием новой версии языка QLx методами автопрогноза, скользящего, двойного скользящего и перекрестного контролей для консервативной, нормальной и рисковой стратегий произведено тестирование точности прогноза различных видов фармакологической активности по банку данных используемых в мировой практике лекарственных веществ. Показано, что расширение основного дескрипторами существенно увеличивает точность прогноза различных видов фармакологической активности.

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИЛЬНЫХ (КОРОТКИХ) ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ В

ТРЕХМЕРНЫХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛАХ:

КВАНТОВО-ТОПОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД

М.В. Венер, А.В. Манаев, А.Н. Егорова, В.Г. Цирельсон С использованием квантово-топологической теории молекулярной структуры Бейдера [1] изучены характеристики критических точек электронной плотности OH...A фрагмента (A = O, N) в молекулярных кристаллах с сильными водородными связями. Использовалась волновая функция (уровень расчета B3LYP/6-31G**) основного состояния 28 трехмерных периодических кристаллов, структуры которых были получены из эксперимента. Учет электронной корреляции позволил получить надежные значения электронной плотности (b) и ее лапласиана (2b) в критических точках связей OH и H…A.

Установлено, что взаимодействия промежуточного типа, разделяющие предельные случаи ковалентных взаимодействий и взаимодействий по типу замкнутых оболочек, характеризуются следующими геометрическими параметрами: 2.45 D(O…O) 2.6, 1.35 d(H…O) 1.65 and 1.0 d(OH) 1.. Они реализуются в молекулярных кристаллах с OH…O фрагментом и большой подвижностью мостикового протона. Различия между взаимодействиями H…O и H…N описаны с помощью зависимости между b и d(H…A), где A = O, N. Показано, что значения параметров этой зависимости определяются природой атома А, образующего водородную связь. Влияние кристаллического окружения выражается в том, что в системах с сильной водородной связью изменяется положение мостикового протона. Соотношение d(OH)/d(H…O), однако, является одним и тем же для газофазных комплексов и молекулярных кристаллов с линейным или слабо изогнутым OH…O фрагментом (OH…O > 160).

Образованию РФ (Программа «Развитие научного потенциала высшей школы, 2006-2008 годы», грант 2.1.1.5051) и РФФИ (грант 07-03-00702).

1. Бейдер Р. Атомы в молекулах. М.: Мир, 2001, 532 с.

ЭНЕРГИЯ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ

В АТОМ-АТОМНОМ ПРЕДСТАВЛЕНИИ

М.Г. Виноградова1, М.Н. Салтыкова2, Д.Р. Папулова2, С.А. Соколов На основе феноменологической концепции попарных и более сложных взаимодействий атомов (атом-атомное представление)[1] получены рабочие формулы для расчета и прогнозирования энергий разрыва связей в соединениях (Э = С, Si, Ge, Sn,... ; Х,Y,... = D, T, F, Cl, Br, I, CH3, NO2,... ). При учете парных взаимодействий атомов энергия разрыва связей в ряду ЭН4-lХl появляется как квадратичная функция числа заместителей (l) Здесь d0, d1, 0, 1, …– параметры, выражающиеся через валентные и невалентные взаимодействия. Эти формулы распространены на другие соединения. Проведены численные расчеты энтальпий образования (fНо298) и энтальпий атомизации (аНо), также как средних энергий связей и энергий разрыва связей в хорошем согласии с опытом. Сделаны предсказания. Дан анализ экспериментальных (и расчетных) данных по энергиям связей в различных классах соединений.

Проведена систематизация данных. Выявлены определенные закономерности [2].

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 07-03-96403-рЦентр-а) 1. Папулов Ю.Г., Виноградова М.Г. Расчетные методы в атом-атомном представлении. Тверь: ТвГУ, 2002. 232 с.

2. Папулов Ю.Г., Виноградова М.Г. Энергия химических связей: основные законо-мерности и методы расчета (обзор) //Вестн. Тверск. гос. ун-та. Сер.

Химия. 2006. Вып. 3. С. 5-39.

ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛОГО АТОМА НА БЕЗЫЗЛУЧАТЕЛЬНУЮ

КОНВЕРСИЮ МЕЖДУ ВОЗБУЖДЕННЫМИ ЭЛЕКТРОННЫМИ

Е.А. Гастилович, С.А.Серов, В.Г. Клименко, Н.В. Королькова, ГНЦ РФ “НИФХИ им. Л.Я. Карпова”, Москва. E-mail: [email protected] В приближении основной теоретической модели процесса интеркомбинационной безызлучательной конверсии (isc) в конденсированных средах, с учетом промежуточного состояния Tm(*), изменение атомного номера гетероатома не может (согласно современным теоретическим оценкам) существенно изменять константу скорости Kisc() перехода S1(*)~~>T1(*) или S1(*)~~>Tm(*) и влиять тем самым на квантовые выходы люминесценции. Известно также заключение, что уточнение основной модели, учитывающее вибронно-индуцированную спин-орбитальную связь, пренебрежимо мало влияет на Kisc(). Однако, эффект тяжелого атома наблюдается экспериментально для таких переходов. Таким образом, в настоящее время нет теоретического обоснования влияния внутреннего тяжелого атома на Kisc(). Полагаем, что этот эффект мог бы найти объяснение в рамках теоретической модели, названной нами SIIC- spin-induced internal conversion. Для выявления ее эффективности выполнена оценка влияния атомов Cl на величину константы скорости Kisc() на примере молекулы OCDD (октахлордибензо-п-диоксина: C12O2Cl8) при переходе S1(B2u)~~>T6(B1u) между ближайшими по энергии состояниями. В модели S IIC вводится поправка (с учетом оператора спин-орбитальной связи SO( ) к функции Tm(*) в виде ряда j( )Sj(*) и далее учитывается последующая очень быстрая внутренняя конверсия S1~~>Sj (определяемая матричным элементом неадиабатичности) c константой скорости Kic ( с1 для OCDD). Получен ожидаемый по прорядку величины интервал значений Kisc() (2 20) 10 7 с1. При этом соотношение K(z)isc : K(y)isc равно 1 : 0.7.

Исключение всех атомов Cl из SO взаимодействий в молекуле OCDD приводит к уменьшению Kisc() на порядок: (0.9 8.0) 10 соотношения значений констант K( )isc ().

МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОТОХИМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНОГО РАСКРЫТИЯ ЦИКЛА В МОЛЕКУЛЕ

СПИРОПИРАНА

М.Т. Гугава, Л.В. Девадзе, К.Г. Джапаридзе, Д.П. Майсурадзе, Среди известных фотохромных соединений, нитрозамещенные спиропираны индолинового ряда находят большое применение в различных областях науки и техники. Несмотря на то, что цикличность этих соединений из-за присутствия реактивного триплетного уровня в процессе фотообесцвечивания на порядок ниже цикличности диарилетинов и спорооксазинов, величина экстинкции окрашенной формы, высокий квантовый выход процесса окрашивания под воздействием УФ лучей и кинетические характеристики обусловливают интерес к этим соединениям. Упомянутые выше свойства спиропирана определены внутримолекулярным переходом заряда из индолиновой части молекулы в хроменовую.

Величина перешедшего заряда зависит от электронной природы и местонахождения заместителя в хроменовой части молекулы, а также влияет на энергетический уровень молекулы и на положение длиноволновой полосы поглощения.

Для целенаправленного синтеза веществ с улучшенными свойствами, наряду со спектрально-кинетическими исследованиями, проводили квантовохимический расчет методом MINDO-3 молекулы спиропирана с различными заместителями в хроменовой части.

Оказалось, что по мере усиления электроноакцепторных свойств заместителя по сравнению с электронодонорными и незамещенными аналогами, возрастает величина перешедшего зарядa и происходит гипсохромное смещение полосы поглощения. Электроноакцепторным заместителям соответствуют низкоэнергетические переходы и батохромное смещение полосы поглощения.

Квантовохимические расчеты находятся в хорошем согласии со спектрально-кинетическими измерениями.

МОЛЕКУЛЯРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ – ВАЖНОЕ ЗВЕНО ПРИ

ИЗУЧЕНИИ ТЕМЫ «ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ»

ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им.Н.И.Вавилова»

Рассматриваются возможности и накопленный опыт использования методов молекулярного моделирования при преподавании курса общей химии студентам сельскохозяйственных специальностей.

Особенности разработанной методики анализируются детально на примере темы «Химическая связь».

ИНТЕРНЕТ-ДОСТУП К БАЗАМ ДАННЫХ ПО ИКСПЕКТРОСКОПИИ И МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ

ФРАГМЕНТОВ ИССЛЕДУЕМОГО СОЕДИНЕНИЯ

Т. И. Гусева, К. С. Чмутина, Т. Ф. Богданова, В. Н. Пиоттух-Пелецкий Новосибирский институт органической химии им. Н.Н.Ворожцова СО РАН Традиционно базы данных по молекулярным спектрам используются совместно с соответствующим спектрометрами для решения задач идентификации соединений по их спектрам. Решение более сложных задач установления строения соединений на основе спектральной информации и имеющихся баз данных обычно требует либо значительных усилий по ручному анализу результатов спектрального поиска, либо разработки специализированных алгоритмов анализа этих результатов. Предлагается оригинальный алгоритм извлечения структурной информации из результатов спектрального поиска, основывающийся на использовании полных фрагментных составов структур в БД.

Разработанное программное обеспечение, реализующее данный алгоритм, выступает в качестве своеобразной надстройки над БД при организации доступа по ИНТЕРНЕТ. Пользователь в процессе работы с системой вводит информацию о спектре (ИК или масс) исследуемого соединения и получает в качестве результата не «полуфабрикат» в виде отобранных при поиске спектров и структур, а конечный результат анализа – список выявленных фрагментов с соответствующими статистическими оценками неслучайности. При этом пользователь имеет возможность сопоставлять фрагменты, выявленные из ИК и масс-спектров и использовать либо пересечение, либо объединение результатов.

Доступ к системе возможен по адресу http://ch-inf.nioch.nsc.ru Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 04-03-32374).

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ КОНФОРМАЦИОННЫХ СОСТОЯНИЙ

НА ЭЛЕКТРОННУЮ СТРУКТУРУ L- И D-АРГИНИНА

Институт Проблем Физики Бакинского Государственного Университета В данной работе приведены результаты квантово-химических расчетов для L- и D-стереоизомеров аргинина в различных конформационных состояниях основной цепи нейропептидов семейства галлатостатинов и их химически модифицированных аналогов, участвующих в механизмах транспорта химических сигналов внутрь клетки.

Как известно, функциональные свойства молекул зависят от характера взаимодействий, который определяется электронным строением молекул.

Поэтому целью настоящего исследования явилось изучение электронноконформационных свойств L- и D-стереоизомеров аргинина в природных и модифицированных аналогах молекул галлатостатинов с помощью полуэмпирических методов квантовой химии - CNDO/2, CNDO/M, MINDO/3, MNDO, AM1 и PM3. Расчеты проводились с использованием комплекса сервисных программ LEV, а также пакета прикладных компьютерных программ Hyper.chem (версия 7.5). Расчетные модели молекул были построены на основе координат атомов, полученных методом теоретического конформационного анализа для нейропептидных молекул в рамках механической модели атома. На основе исследования электронных характеристик L- и D-стереоизомеров сопоставительный анализ результатов расчета, проведенных различными методами, а также данными, полученными другими авторами. Полученные результаты использованы для объяснения функциональных особенностей галлатостатинов и их модифицированных аналогов.

СТРУКТУРА АМИНОНИТРИЛОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИСОЕДИНЕНИЕМ

АМИНОВ К -, -НЕНАСЫЩЕННЫМ АЛИФАТИЧЕСКИМ НИТРИЛАМ

Институт Проблем Физики Бакинского Государственного Университета Институт Химии Присадок Национальной АН Азербайджана Нами был проведен ряд новых реакций по присоединению аминов к -, -ненасыщенным алифатическим нитрилам. В научной литературе сообщается о реализовать. Нами был разработан способ, с помощью которого удалось провести данные реакции, а также другие подобные. Показано, что присоединение аминов -аминобутиронитрилов [СН3-СН(NR1R2)-CH2-CN], присоединение аминов к [R1R2N-CH2-CH(CH3)-CN]. Было установлено, что они обладают широким спектром биологической активности. В частности, они стимулируют рост растений, обладают радиопротекторными, антигельминтными и инсектицидными -диэтиламиноизобутиронитрила к гельминтам, обнаружено новое явление, ингибиторами коррозии металлов и органическими аналитическими реагентами.

Настоящая работа посвящена изучению структуры вышеназванных -аминобутиронитрилов -аминоизобутиронитрилов.

аминонитрилов исследовались методами теоретического конформационного анализа, колебательной спектроскопии и квантовой химии. Исследование ИК спектров аминонитрилов и расчет их электронной структуры полуэмпирическими методами квантовой химии проводились с использованием комплекса программ LEV. Найдены параметры, описывающие теоретические ИК спектры, определены конформационно-чувствительные полосы поглощения. Изучено распределение валентной электронной плотности на атомах модельных аминонитрилов и влияние длины заместителя на энергию диссоциации связи N-радикал.

МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СПЕКТРОВ

Институт Проблем Физики Бакинского Государственного Университета Известно, что инфракрасная спектроскопия является одним из самых распространенных методов исследования строения и свойств многоатомных молекул разного типа, а теоретические исследования колебательных спектров позволяют надежно устанавливать структуру молекул.

Настоящее сообщение посвящено теоретическому исследованию колебательных спектров молекул 2,4- и 2,6- динитроанизолов. Уже на экспериментальных спектрах молекул 2,4- и 2,6- динитроанизолов, взятых из атласа Садтлера, достаточно хорошо видна структурная разница молекул. Особый интерес для теоретического исследования представляют широкие интенсивные полосы поглощения, соответствующие симметричным и асимметричным колебаниям NO2 групп в модельных молекулах 2,4- и 2,6-динитроанизолов, имеющих одинаковый химический состав, но различное присоединение групп к бензольному кольцу относительно группы СО-СН3. Расчеты N-O проводились с использованием комплекса сервисных програм LEV. Для создания геометрических моделей молекул 2,4- и 2,6-динитроанизолов был использован фрагментарный метод расчета. В качестве фрагментов использовались молекулы анизола и нитрометана из ранее созданной на основе наших расчетов библиотеки фрагментов. Начальные значения электрооптических параметров были определены методами квантовой химии АМ1 и РМ3 и решены прямые и обратные спектральные задачи. Получены параметры модельных соединений, проведена теоретическая интерпретация их колебательных спектров и построены теоретические кривые распределения коэффициента поглощения.

Полученные результаты можно использовать для идентификации молекул, содержащих нитрогруппу.

АЛГОРИТМ И ПРОГРАММА ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ ЧАСТИ

СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ И ЭНТРОПИИ АНСАМБЛЯ

МОЛЕКУЛЯРНЫХ СТРУКТУР

МГУ им. М.В. Ломоносова, Химический факультет Одной из важнейших задач современной физической химии является определение абсолютных значений термодинамических величин ансамбля молекулярных структур с учетом их внутренних степеней свободы.

Термодинамические функции позволяют связать данные квантовохимических расчетов молекул со свойствами вещества и тем самым исследовать влияние структуры молекул на равновесие химических реакций.

Зависимость от структуры молекулы содержится в колебательной и вращательной частях термодинамических функций. В случае многоатомных структур вращательная часть ТД функций при не слишком высоких температурах мала, поэтому основной вклад в структурно зависимую величину ТД функции дает колебательная статистическая сумма. Последняя легко вычисляется в гармоническом приближении, однако расчет колебательной статсуммы с учетом ангармонических вкладов представляет известные трудности. В связи с этим авторы поставили задачу и развили методы расчета статсуммы с учетом ангармонических колебаний молекул, на основе которых был разработан алгоритм и создана программа вычисления свободной энергии и энтропии ансамбля молекулярных структур.

Алгоритм основан на решении интегрального уравнения Блоха [1-3] методом теории возмущений, в котором рассмотрены два порядка и получены выражения, учитывающие в явном виде рассчитанное неэмпирическими методами ангармоническое силовое поле молекулы. Алгоритм включает кубические и квартичные силовые постоянные.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект 05-03-33034.

1. Б.К.Новосадов, И.В.Кочиков, Ю.И.Тарасов. ЖФХ, 78, №1, (2004) с.44-48.

2. Б.К.Новосадов, И.В.Кочиков, Ю.И.Тарасов. ЖСХ, 46, №5, (2005) с. 813-821.

3. Б.К.Новосадов, И.В.Кочиков, Ю.И.Тарасов. ЖФХ, 80, №8, (2006) с.1457-1460.

СТРУКТУРНО-ДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ

СПЕКТРЫ ПОЛИХЛОРЗАМЕЩЕННЫХ ДИБЕНЗОЦИКЛОВ

Астраханский государственный университет Полихлорзамещенные дибензо-n-диоксинов (PCDD) постоянные спутники промышленного производства. Они представляют исключительную опасность для экологии ввиду высокой токсичности и способностью накапливаться в живых организмах. Базовая молекула – дибензо-n-диоксин (DD)– ароматический циклический эфир, состоящий из двух бензольных колец, соединенных кислородными мостиками.

Обзор имеющихся литературных данные по геометрии и колебательным спектрам для DD и его хлорпроизводных указывает на отсутствие полного отнесения фундаментальных полос указанных соединений.

Авторы большинства спектроскопических исследований молекул PCDD, опираясь на экспериментальные данные о геометрии молекулы, отдают предпочтение плоской конфигурации. Имеющаяся теоретическая интерпретация колебательных спектров PCDD ограничена рамками гармонического приближения теории колебаний.

Цель данного сообщения – интерпретация колебательного спектра (PCDD) в ангармоническом приближении, выяснение возможностей ab initio квантовых методов в предсказательных расчетах структуры и спектров полихлорзамещенных дибензо-n-диоксинов.

Результаты теоретического анализа позволяют сделать следующие выводы:

Учет ангармоничности колебаний приводит к существенно лучшему согласию экспериментальных и расчетных данных, но заметно сказывается лишь на высокочастотных колебаниях ароматических колец (>1400см-1). Резонансные эффекты заметного влияния на колебательные состояния не оказывают. За рамки адиабатической теории возмущения второго порядка не выходят.

Квантовые ab initio расчеты дают основание для пересмотра имеющегося отнесения ряда колебаний.

Плоские низкочастотные колебания, лежащие ниже 350 см-1 можно считать характеристическими.

МОЛЕКУЛЯРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАТОЛОГИЙ ИОННЫХ

КАНАЛОВ В ПРОЦЕССЕ СТАРЕНИЯ КЛЕТКИ