文摘

这项工作涉及的理论研究分子的结构和振动光谱两种著名的天然产品:羽扇豆醇和羽扇烯酮。光谱是解释完整结构优化后的正常模式分析的帮助下进行混合两级ONIOM (B3LYP /我感觉:量子化学方法。详细解释羽扇豆醇的红外光谱和羽扇烯酮也在目前的工作。之间的相似点和不同点两个分子的振动光谱研究已经突显。按比例缩小的理论波数在完美的协议与实验值。相关的热力学计算标题化合物也表现在B3LYP /我感觉:量子化学的理论水平。量子化学计算进行了了解生物活性分子羽扇豆醇的动力学行为和羽扇烯酮。

1。介绍

Crataeva nurvala(山柑科)是一种植物的羽扇豆醇被孤立,和它的抗疟活性报道提示修改后结构类似物准备开发新的抗疟代理更好的活动。治疗疟疾、天然产物是一个无止境的新线索的来源,和他们的角色并不新鲜。羽扇豆醇的结构让人想起的胆固醇,和复合预计能够进入细胞膜。但由于存在一个羟基和一个大,无极的骨架,羽扇豆醇作为亲水脂分子。根据双层假说,stomatocytes通常时形成一种亲脂性的化合物是合并,最终扩大脂质膜的内层。这些改变似乎禁止对寄生虫增长超过两亲物的掺入到外层,以防echinocytogenic化合物。化学改性的两种可能的网站出现在羽扇豆醇是环,和异丙烯基侧链。修改包括戒指,敲响了扩张和乳沟是紧随其后的是引入抗疟药效团和修改在异丙烯基侧链(1- - - - - -4]。羽扇豆醇是一种天然三萜烯隔绝Crataeva nurvala伐楼拿干树皮。天然五环三萜的植物来源广泛的生物效应,使他们有用的药用化妆品和营养食品的应用。在阿育吠陀,c . nurvala建议在泌尿系统疾病的管理。药理研究使用根树皮树皮和阀杆c . nurvala已经证实在泌尿疾病的有利影响,揭示其潜在的利益在关节炎的条件的管理5]。在最近的另一个研究中,羽扇豆醇和羽扇豆醇亚油酸酯研究抗炎,antinociceptive,退热剂,产生溃疡的性能与常用的非甾体类抗炎药物相比,吲哚美辛的老鼠。羽扇豆醇,羽扇豆醇亚油酸酯,吲哚美辛显示减少爪肿胀,39岁,58岁和35%,分别在佐剂关节炎。羽扇豆醇和羽扇豆醇亚油酸盐没有任何antinociceptive,退热剂,产生溃疡的行动与吲哚美辛表明三萜烯的作用机制不同于非甾体类抗炎药(6]。

2。实验和计算细节

傅里叶变换红外光谱记录与傅立叶变换红外珀金埃尔默在KBr色散分光计的范围500到4000厘米⁻¹的分子。羽扇豆醇实验红外光谱和羽扇烯酮给出数据1和2,分别。所有的计算都是由使用混合两级Oniom (B3LYP /我感觉:量子化学方法使用高斯09年套程序(7]。为了避免耗时的计算大型系统在以下三个方面:(i)使用廉价的分子力学或半经验的方法来研究大系统(8,9),(2)使用周期性边界条件来模拟大型周期系统(10,11),(3)使用更精确的量子化学方法研究小分子模型用来模拟大型真实系统的行为(12- - - - - -14]。新兴混合量子化学和分子力学方法,ONIOM,建立了将这两种方法的优点。它已经广泛用于高分子在生物系统的计算15- - - - - -19]。ONIOM将系统划分为三个部分可以处理复杂的计算在不同的水平。ONIOM方法的主要优点是计算速度相对于完整的DFT计算。在这些分子,原子环及其相邻原子量子机械(B3LYP / DFT)治疗,而这些原子球和棒图所示3和4,而其余部分的分子通过半经验量子化学方法处理。

3所示。结果和讨论

理论计算羽扇豆醇使用ONIOM和羽扇烯酮(B3LYP /我感觉:量子化学方法。羽扇豆醇和羽扇烯酮的优化结构参数表中列出1。通过允许放松所有参数,计算收敛到优化的几何图形,对应于真实的能量最小值,揭示了缺乏想象的频率振动模式的计算。随后,全球最低能源获得羽扇豆醇的结构优化和羽扇烯酮被发现是−0.1855。u和a.u−0.1666。,分别。两种化合物之间的能量差计算是0.0189 a.u。羽扇豆醇的热力学性质和羽扇烯酮被B3LYP /我感觉:计算量子化学水平,给出了表2。

3.1。分子几何优化

羽扇豆醇,分子有五个环。从这四个六员和一个五元。优化的碳碳键长六元环己烷环一个范围在1.518和1.561之间,而另一个环己烷B这个范围在1.512和1.557之间。优化的碳碳键长六元环己烷C范围在1.518和1.572之间,而对于另一个环己烷D范围在1.525和1.547之间。为五元环(环戊烷),碳碳键的长度相当高和范围在1.534和1.548之间。碳碳键长度的优化值邻近环E是发现是1.481 - -1.502,这是低碳碳键的长度相比其他环优化切断键长相邻环被发现是1.415,和优化s键长毗邻环地发现是0.952。

羽扇烯酮的分子有五个环。从这四个六员和一个五元。优化的碳碳键长六员环己烷环一个范围在1.515和1.550之间,而另一个环己烷B这个范围在1.519和1.555之间。优化的碳碳键长六元环己烷C范围在1.517和1.580之间,而对于另一个环己烷D范围在1.526和1.565之间。五元环(环戊烷)E,碳碳键的长度范围在1.507和1.565之间。碳碳键长度的优化值邻近环E是发现是1.484 - -1.492,这是低碳碳键的长度相比其他戒指。优化的C = O键长羰基邻环被发现是1.215,和优化的C = C键长毗邻环是1.345。这种差异在碳碳键长度是归因于粘结强度的差异。化学键的长度是由于原子之间的吸引力和排斥力的平衡保税。实际上,债券的原子之间的距离不是常数自原子分子总是振动; the measured bond distance is therefore an average value. Although the measurements may vary in accuracy, but still similar bonds have fairly constant lengths in different molecules, variation generally being very less.

3.2。振动作业

分子、羽扇豆醇和羽扇烯酮含有81 - 79原子,他们237年和231年正常的振动模式,分别。所有的基本振动主动红外。harmonic-vibrational频率计算的分子在B3LYP /我感觉:量子化学水平,实验频率(鉴别)比较表3和4分别对羽扇豆醇和羽扇烯酮。表3和4还包括振动作业的正常模式。振动作业是基于观察动画的模式GaussView(20.在文学和作业报告。

羽扇豆醇,地官能团是出席3721厘米⁻¹在计算光谱是在良好的协议与实验数据。碳氢键官能团存在的位置。伸缩振动,ν(碳氢键),预计将出现在该地区2800 - 3200厘米⁻¹。的ν(碳氢键)官能团是出席2935厘米⁻¹在计算光谱是在良好的协议与实验数据,也就是说,2946厘米⁻¹。的计算值ν(碳氢键)振动躺在这个光谱范围。(扩展)和实验计算频率由大量倾斜,这也可能被解释成氢原子成键的存在的固体样品。理论计算了气相分子。

ch的₂和ch₃官能团是羽扇豆醇的重要成分,振动对应这些团体存在的模式。拉伸模式对应于这些组织有两种types-symmetric和非对称拉伸的。对称伸缩振动,两个官能团的手臂伸展阶段,然而,在不对称拉伸模式下,氢原子运动的阶段。扭曲和摇摆振动的官能团在中部地区存在与其它振动。正如所料,环扭转模式以及摇模式出现在低频范围内。摇摆振动ω(地)是出席317厘米⁻¹在计算光谱在较低的地区,一场激烈的乐队由于扭转C-C-C = C是556厘米⁻¹在光谱匹配计算与实验一,也就是说,546厘米⁻¹。有一些频率较低的地区有明显的红外强度。此外,低频振动的研究具有十分重要的意义,因为它使弱分子间的信息交互,这发生在酶反应(21]。的低频模式也是必不可少的知识解释的电磁辐射对生物系统的影响22]。

在羽扇烯酮,碳氢键官能团存在的位置。的ν(碳氢键)官能团是出席2934厘米⁻¹在计算光谱是在良好的协议与实验数据,也就是说,2941厘米⁻¹。的计算值ν(碳氢键)振动躺在这个光谱范围。该地区1600 - 2000厘米⁻¹通常被认为是为双键拉伸区域C = O, C = C, C = N债券(23- - - - - -26]。C = O伸缩振动,ν(C = O),作为一个著名的模式计算光谱在1917厘米⁻¹。

ch的₂和ch₃官能团是羽扇豆醇的重要成分,振动对应这些团体存在的模式。由于捻ch₂模式下,一场激烈的峰值出现在1131厘米⁻¹在光谱匹配计算与实验一,也就是说,1137厘米⁻¹。扭曲和摇摆振动的官能团存在与其它振动在中间区域。在这里,我们只讨论最红外有源模式出现在计算分子的光谱。这次讨论的目的是获取直接信息,高频振动的两个生物活性分子,也就是说,羽扇豆醇和羽扇烯酮。

3.3。电子性质和偶极矩

前线轨道,HOMO和LUMO确定分子与其他物种相互作用的方式。前沿轨道差距有助于描述化学反应和动力学稳定的分子。一个分子轨道差距更大更多的极化反应而言有更多的活性部分(27]。根据目前Oniom计算,前沿轨道差距在给定的分子是10.09和11.15 eV,分别对羽扇豆醇和羽扇烯酮在表5。人类的3 d和2 d绘图,LUMO和静电势的分子数据所示3- - - - - -7。羽扇豆醇,HOMO位于毗邻环e .如果我们看到人类的2 d图(图5)-等位同心线出现在毗邻环e .然而,表面的积极行紧密集中在环& B和D & e . LUMO位于(图6)在同一个地方人类,接近环大肠电负线向外部分,靠近环E和积极行位于近环C, D和E,分别。

羽扇烯酮,HOMO位于毗邻环e .如果我们看到人类的2 d图(图7)-等位同心线附近,毗邻环E和d .然而,轮廓的积极行紧密集中,毗邻环,B和c的LUMO座落(图8)附近的一个不同的地方并在环的电负线环的外部和内部零件,B和C和积极的行是位于下部的环a和B。

MESP的重要性在于,它同时显示分子的大小、形状以及积极、消极、中立的静电势区域的颜色分级(如图9调查)和非常有用的分子结构与其生化的财产关系(28- - - - - -32]。总偶极矩在笛卡尔坐标系定义 羽扇豆醇计算偶极矩和羽扇烯酮是德拜1.66和2.91,分别。比较的计算给出化合物的偶极矩与水表明它比羽扇烯酮和羽扇豆醇低。(德拜水偶极矩值为2.16,在同一级别的计算,B3LYP /我感觉:量子化学)。

4所示。结论

在目前的工作我们已经计算几何参数,振动频率,前沿分子轨道,羽扇豆醇分子静电势图和表面和羽扇烯酮使用B3LYP /我感觉:量子化学方法。前沿轨道差距越高表明,羽扇豆醇和羽扇烯酮有很高的动力学稳定性,可以称为分子一样硬。不过偶极矩的高价值表明,羽扇烯酮分子是强极性和羽扇豆醇极低。一般来说,一个好的协议实验和计算正常的振动模式已被观察到。分子静电势图和表面也被吸引到解释的活动分子。目前的量子化学研究可能会进一步发挥重要作用在理解的结构,分子的活动和动力学。

确认

作者(n . Misra和已经受理)感激大学拨款委员会,新德里提供金融援助。