Числові індекси структурної гнучкості – жорсткості та конформаційної доступності – обмеженості органічних молекул. II частина

Для органічних молекул та їх окремих сегментів запропоновано метод розрахунку індексів структурної гнучкості та конформаційної доступності. Розраховані для сегментів та різних молекул індекси на якісному рівні узгоджуються з результатами існуючих методів і дозволяють усунути їх недоліки та протирічч...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2012
Автори:	Карпенко, Ю.А., Пивоваренко, В.Г.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут органічної хімії НАН України 2012
Назва видання:	Журнал органічної та фармацевтичної хімії
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/42008
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Числові індекси структурної гнучкості – жорсткості та конформаційної доступності – обмеженості органічних молекул. II частина / Ю.А. Карпенко, В.Г. Пивоваренко // Журнал органічної та фармацевтичної хімії. — 2012. — Т. 10, вип. 1(37). — С. 60-65. — Бібліогр.: 18 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-42008
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-420082013-03-06T03:07:35Z Числові індекси структурної гнучкості – жорсткості та конформаційної доступності – обмеженості органічних молекул. II частина Карпенко, Ю.А. Пивоваренко, В.Г. Для органічних молекул та їх окремих сегментів запропоновано метод розрахунку індексів структурної гнучкості та конформаційної доступності. Розраховані для сегментів та різних молекул індекси на якісному рівні узгоджуються з результатами існуючих методів і дозволяють усунути їх недоліки та протиріччя. Отримані індекси краще, ніж опубліковані раніше узгоджуються з експериментальними даними та пояснюють їх. Для органических молекул и их отдельных сегментов предложен метод расчета индексов структурной гибкости и конформационной доступности. Рассчитанные индексы согласуются на качественном уровне с результатами существующих методов и позволяют устранить их недостатки и противоречия. Полученные индексы лучше опубликованных ранее согласуются с экспериментальными данными и объясняют их. The method of calculation of numerical indices of structural flexibility and conformational accessibility has been proposed for organic molecules and their separate segments. The indices calculated for the segments of main classes of organic compounds are in agreement with the results of the existing methods and allow to eliminate the drawbacks and contradictions. The indices evaluated are better agreed with the experimental results than the ones published earlier and explain them. 2012 Article Числові індекси структурної гнучкості – жорсткості та конформаційної доступності – обмеженості органічних молекул. II частина / Ю.А. Карпенко, В.Г. Пивоваренко // Журнал органічної та фармацевтичної хімії. — 2012. — Т. 10, вип. 1(37). — С. 60-65. — Бібліогр.: 18 назв. — укр. 0533-1153 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/42008 54.03; 547.022 uk Журнал органічної та фармацевтичної хімії Інститут органічної хімії НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Для органічних молекул та їх окремих сегментів запропоновано метод розрахунку індексів структурної гнучкості та конформаційної доступності. Розраховані для сегментів та різних молекул індекси на якісному рівні узгоджуються з результатами існуючих методів і дозволяють усунути їх недоліки та протиріччя. Отримані індекси краще, ніж опубліковані раніше узгоджуються з експериментальними даними та пояснюють їх.
format	Article
author	Карпенко, Ю.А. Пивоваренко, В.Г.
spellingShingle	Карпенко, Ю.А. Пивоваренко, В.Г. Числові індекси структурної гнучкості – жорсткості та конформаційної доступності – обмеженості органічних молекул. II частина Журнал органічної та фармацевтичної хімії
author_facet	Карпенко, Ю.А. Пивоваренко, В.Г.
author_sort	Карпенко, Ю.А.
title	Числові індекси структурної гнучкості – жорсткості та конформаційної доступності – обмеженості органічних молекул. II частина
title_short	Числові індекси структурної гнучкості – жорсткості та конформаційної доступності – обмеженості органічних молекул. II частина
title_full	Числові індекси структурної гнучкості – жорсткості та конформаційної доступності – обмеженості органічних молекул. II частина
title_fullStr	Числові індекси структурної гнучкості – жорсткості та конформаційної доступності – обмеженості органічних молекул. II частина
title_full_unstemmed	Числові індекси структурної гнучкості – жорсткості та конформаційної доступності – обмеженості органічних молекул. II частина
title_sort	числові індекси структурної гнучкості – жорсткості та конформаційної доступності – обмеженості органічних молекул. ii частина
publisher	Інститут органічної хімії НАН України
publishDate	2012
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/42008
citation_txt	Числові індекси структурної гнучкості – жорсткості та конформаційної доступності – обмеженості органічних молекул. II частина / Ю.А. Карпенко, В.Г. Пивоваренко // Журнал органічної та фармацевтичної хімії. — 2012. — Т. 10, вип. 1(37). — С. 60-65. — Бібліогр.: 18 назв. — укр.
series	Журнал органічної та фармацевтичної хімії
work_keys_str_mv	AT karpenkoûa čislovííndeksistrukturnoígnučkostížorstkostítakonformacíjnoídostupnostíobmeženostíorganíčnihmolekuliičastina AT pivovarenkovg čislovííndeksistrukturnoígnučkostížorstkostítakonformacíjnoídostupnostíobmeženostíorganíčnihmolekuliičastina
first_indexed	2025-07-04T00:27:21Z
last_indexed	2025-07-04T00:27:21Z
_version_	1836674021466308608
fulltext	Журнал органічної та фармацевтичної хімії. – 2012. – Т. 10, вип. 1 (37) 60 УДК 54.03; 547.022 ЧИСЛОВІ ІНДЕКСИ СТРУКТУРНОЇ ГНУЧКОСТІ – ЖОРСТКОСТІ ТА КОНФОРМАЦІЙНОЇ ДОСТУПНОСТІ – ОБМЕЖЕНОСТІ ОРГАНІЧНИХ МОЛЕКУЛ. II частина* Ю.А.Карпенко, В.Г.Пивоваренко Київський національний університет ім. Тараса Шевченка 01601, м. Київ, вул. Володимирська, 64. E-mail: pvg_org@ukr.net Ключові слова: структурна жорсткість; гнучкість; конформаційна доступність; обмеженість Для органічних молекул та їх окремих сегментів запропоновано метод розрахунку ін- дексів структурної гнучкості та конформаційної доступності. Розраховані для сег- ментів та різних молекул індекси на якісному рівні узгоджуються з результатами іс- нуючих методів і дозволяють усунути їх недоліки та протиріччя. Отримані індекси краще, ніж опубліковані раніше узгоджуються з експериментальними даними та по- яснюють їх. NUMERICAL INDICES OF STRUCTURAL FLEXIBILITY – RIGIDITY AND CONFORMATIONAL ACCESSIBILITY – LIMITATION OF ORGANIC MOLECULES Yu.A.Karpenko, V.G.Pivovarenko The method of calculation of numerical indices of structural fl exibility and conformational ac- cessibility has been proposed for organic molecules and their separate segments. The indices calculated for the segments of main classes of organic compounds are in agreement with the results of the existing methods and allow to eliminate the drawbacks and contradictions. The indices evaluated are better agreed with the experimental results than the ones published earlier and explain them. ЧИСЛОВЫЕ ИНДЕКСЫ СТРУКТУРНОЙ ГИБКОСТИ – ЖЕСТКОСТИ И КОНФОРМАЦИОННОЙ ДОСТУПНОСТИ – ОГРАНИЧЕННОСТИ ОРГАНИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛ Ю.А.Карпенко, В.Г.Пивоваренко Для органических молекул и их отдельных сегментов предложен метод расчета ин- дексов структурной гибкости и конформационной доступности. Расчитанные индек- сы согласуются на качественном уровне с результатами существующих методов и позволяют устранить их недостатки и противоречия. Полученные индексы лучше опубликованных ранее согласуются с экспериментальными данными и объясняют их. Структурна жорсткість та конформаційна об- меженість є тими властивостями органічних мо- лекул, які часто визначають шлях та результат хімічної чи біохімічної реакції, зокрема селектив- ність та енергію взаємодії з ферментом або ін- шою супрамолекулою у розчині. В зв’язку з цим такі параметри враховують (і розраховують) при розробці лікарських препаратів та енантіоселек- тивних каталізаторів [2-6]. Обмеження числа конформацій хірального ліганду збільшує енан- тіоселективність каталізаторів у реакціях аси- метричного синтезу [7]. Численні приклади кон- формаційно обмежених молекул (нуклеозидів, коферментів, стероїдів, алкалоїдів, антибіотиків та інших лікарських препаратів) демонструють важливість цієї характеристики для генерації біо- логічної дії. Важливою є і протилежна власти- вість – структурна гнучкість молекул, яка, зокре- ма, забезпечує молекулярним агрегатам високу рухомість у ліпідних мембранах і цим збільшує швидкість мембранних процесів [8, 9]. Ми запропонували простий метод кількісно- го розрахунку індексів структурної гнучкості – жорсткості та конформаційної доступності – об- меженості, який може бути застосований і до складних молекул, включаючи гетероцикли, ліпіди та полімери [1]. Розроблений алгоритм демон- струє фізичний взаємозв’язок між цими логічно пов’язаними параметрами. Він дозволяє створи- ти самостійні шкали для зазначених параметрів і обчислити індекси для кожної органічної моле- кули. У даній роботі ми наводимо і коментуємо індекси, розраховані для представників основних класів органічних сполук. Експериментальна частина При оптимізації геометрії молекул (у тому числі з фіксованим двогранним кутом ω) було вико- * Попередня публікація – див. [1] Журнал органічної та фармацевтичної хімії. – 2012. – Т. 10, вип. 1 (37) 61 ристано напівемпіричний метод розрахунку АМ1 у середовищі пакету MOPAC-2007 [10]. Отримані значення енергій були далі використані у обчис- леннях параметрів структурної гнучкості, кон- формаційної доступності та обернених до них характеристик за розробленим раніше алгорит- мом [1]. Результати та їх обговорення Серед усіх відомих підходів до вирішення по- ставленої задачі ми обрали підхід з врахуван- ням енергетичної характеристики органічної моле- кули – зміни її потенціальної енергії при струк- турних деформаціях [1]. Ця характеристика вже використовувалась при аналізі структурної гнуч- кості молекул жирних кислот [11, 12]. Згідно з на- шим алгоритмом розрахунок усіх чотирьох на- званих локальних характеристик молекули мож- на здіснити за кривою заселеності конформацій при торсійній деформації сегменту, отриманою після трансформації кривої зміни потенціаль- ної енергії за заданої температури (схема). Всі чотири загальні характеристики окремо взятої молекули можна отримати при такому ж аналізі, виконаному для всіх її сегментів (детальніше – див. [1]). Використовуючи наведений алгоритм, ми про- вели розрахунки цих параметрів для ряду орга- нічних молекул (табл.). Незважаючи на те, що в окремих випадках висота бар’єру кривої потенці- альної енергії дещо не сходиться зі значеннями, отриманими експериментальними та неемпірич- ними методами (це одна з відомих вад напівемпі- ричних методів розрахунку), отримані результа- ти точніше, ніж будь-які з опублікованих раніше відтворюють характеристики структурної гнуч- кості – жорсткості. І при цьому існує можливість для їх подальшого уточнення, якщо розрахунки кривої потенціальної енергії торсійних ізомерів проводити неемпіричними методами квантової хімії. Отже, за таким алгоритмом параметри F, R, L,та А можуть бути розраховані для всіх можли- вих типів сегментів органічних сполук, у тому числі – для сегментів циклічних та каркасних сполук. Це надасть змогу, використовуючи прин- цип адитивності, швидко отримувати характе- Схема. Алгоритм розрахунку індексів локальної та загальної структурної гнучкості (F і та F Т ), структурної жорсткості (R і та R T ), конформаційної доступності (А і та А T ) та конформаційної обмеженості (L і та L T ) для молекули, що складається з а «важких» атомів та k сегментів; m, n – числа повторів конформації молекули в цілому або ж відповідного молекулярного сегмента. Журнал органічної та фармацевтичної хімії. – 2012. – Т. 10, вип. 1 (37) 62 ристики F Т , R T , L T та А Т для переважної більшості органічних молекул, де не існують внутрішньо- молекулярні водневі зв’язки або взаємодія іон- ного характеру. Отже, для кожної органічної мо- лекули можна окремо розрахувати параметри F Т , R T , L T та А Т . Розроблений алгоритм можна до- Таблиця Індекси структурної гнучкості та конформаційної доступності органічних сполук Молекула Локальна структурна гнучкість, F Загальна структурна гнучкість, F Т Локальна конформаційна доступність, А n Загальна конформаційна доступність, А Т m 1 Етан 0.136 0.272 0.0760 6 0.152 1 2 Пропан 0.131 0.392 0.149 3 0.224 2 3 Бутан 0.118 0.509 0.111 2 0.272 2 4 Пентан 0.118 0.618 0.221 1 0.462 2 5 Хлоретан 0.124 0.372 0.142 3 0.284 1 6 1,2-Дихлоретан 0.115 0.460 0.101 2 0.202 2 7 1-Бром-1,2- дихлоретан 0.102 0.510 0.240 1 0.480 1 8 Етилен 0.0525 0.105 0.0137 4 0.274 1 9 Бутин-2 (ω 1 ) (ω 2 ) 0.0397 1 2.08 0.0203 0.333 2 3 0.157 6 10 Бензен 0.0411 0.247 0.0219 2 0.0219 6 11 Фуран (ω 1 ) (ω 2 ) (ω 3 ) 0.0321 0.0309 0.0297 0.156 0.0173 0.0162 0.0156 2 0.0412 2 12 Тіофен (ω 1 ) (ω 2 ) (ω 3 ) 0.0298 0.0324 0.0329 0.157 0.0158 0.0169 0.0168 2 0.0411 2 13 Циклопропан 0.0102 0.0306 0.0048 2 0.0028 6 14 Циклобутан 0.0355 0.142 0.0186 2 0.0098 8 15 Циклопентан 0.174 0.871 0.0872 2 0.0436 10 16 Циклогексан 0.0454 0.272 0.0486 2 0.0243 12 17 Кубан 0.0124 0.0993 0.0065 2 0.0043 12 18 Призман (ω 1 ) Призман (ω 2 ) 0.0139 0.0113 0.0733 0.0075 0.0134 2 1 0.0114 6 19 Тетраедран 0.0146 0.0438 0.0077 2 0.00513 6 20 Адамантан 0.024 0.240 0.027 1 0.0225 12 21 Дифеніл (ω 1 ) 0.095 - 0.107 4 - 4 22 2,6,2’,6’-Тетраметил- дифеніл (ω 1 ) 0.061 - 0.0330 4 - 4 23 Хінуклідон (ω 1 ) 0.120 - 0.127 1 - 1 24 Азаадамантанон (ω 1 ) 0.0523 - 0.0554 1 - 1 25 1,4-Гексадієн (ω 1 ) (ω 2 ) 0.391 0.0603 1.55 0.434 0.0624 1 1 1.71 1 Журнал органічної та фармацевтичної хімії. – 2012. – Т. 10, вип. 1 (37) 63 сить просто інтегрувати в середовище програ- ми квантово-хімічного розрахунку (наприклад, МОРАС) і таким чином автоматично розрахову- вати всі зазначені параметри на основі матриці просторової будови молекули. Коротко прокоментуємо індекси структурної гнучкості та конформаційної доступності (табл.). Перш за все слід відмітити, що отримані кількіс- ні дані про загальну гнучкість різних типів орга- нічних сполук на якісному рівні узгоджуються з даними, обчисленими за найбільш вживаними зараз алгоритмами [13-15]. Наприклад, індекс гнучкості сегменту алканів є одним з найвищих (табл.). Наявність подвійного С=С зв’язку веде до зниження гнучкості сегменту, у тому числі і в ароматичних сполуках. Ароматичні цикли (особ- ливо п’ятичленні) є менш гнучкими по відношен- ню до відповідних їм аліфатичних. Найменш гнуч- кими сполуками є циклопропан та каркасні мо- лекули: тетраедран, призман, кубан тощо. Додатково розроблений нами алгоритм до- зволяє усунути протиріччя, які досі існують у вжи- ваних зараз алгоритмах, а також зробити більш точним кількісне порівняння гнучкості сегментів обраних сполук. Так, досі висока гнучкість цик- лопентану не могла бути врахованою, оскільки не враховувалась енергія стеричних взаємодій. Згідно з нашими результатами циклопентан є найбільш гнучкою циклічною сполукою. За нашими даними бутенільний сегмент С= СН-СН 2 -С (25, табл.) є більш гнучким, ніж бутиль- ний, що узгоджується з результатами детального вивчення цих угрупувань неемпіричними мето- дами квантової хімії [11, 12]. Як результат, гнуч- кість алкенів з бутенільним сегментом значно збільшується. Вживані зараз алгоритми не вра- ховують цього факту, оскільки в них наявність подвійного зв’язку автоматично веде до змен- шення гнучкості молекули. Розроблений нами алгорим дозволяє зроби- ти тонкі порівняння локальних і загальних па- раметрів структурної гнучкості – жорсткості та конформаційної доступності – обмеженості для обраних сполук або ж їх окремих сегментів. Ло- кальна структурна гнучкість F зменшується при збільшенні ефективного об’єму замісників внаслі- док збільшення просторових перешкод, як це видно з порівняння напівширини смуг деформа- ції двох сегментів бутану [1]. Гнучкість сегменту одинарного зв’язку у різних циклах різна: най- нижчий індекс F має циклопропан, а найвищий – циклопентан, гнучкість сегменту якого перевищує гнучкість сегментів циклобутану, циклогексану і навіть етану. Найвищу розраховану гнучкість мають пропаргільний (9) та бутенільний (25) сегменти. Для сегментів каркасних сполук (тет- раедрану, призману, кубану, адамантану) індекси загальної гнучкості мають найнижчі значення і зростають у порядку їх переліку. Метан випа- дає із загального правила визначення індексу гнучкості, оскільки у нього відсутні відповідні двогранні кути. Для такої молекули, як і для аце- тилену та його похідних індекси гнучкості слід визначати за деформацією валентних кутів. Загальна структурна гнучкість F Т збільшуєть- ся зі збільшенням кількості атомів у молекулі. Це стосується як лінійних, так і циклічних та кар- касних сполук. Проте в останніх випадках зміни гнучкості не є пропорційними до кількості ато- мів, так як топологія молекули тут чинить свій суттєвий вплив. Так, циклопропан за нашою шка- лою є найменш гнучкою молекулою, тоді як гнуч- кість циклопентану (F Т =0.871) вища, ніж пента- ну (F Т =0.618), циклогексану (F Т =0.272), гексану (F Т =0.739) чи навіть гептану (F Т =0.856), хоча три останні молекули мають більшу кількість атомів. Достовірність наших розрахунків має ряд екс- периментальних підтверджень. Так, отриманий нами локальний індекс структурної гнучкості азаадамантанону (F=0,0523) є нижчим, ніж для хінуклідону (F=0,120), що повністю узгоджуєть- ся з більшою реакційною здатністю першої спо- луки [5]. Індекс структурної гнучкості бензену (F Т =0.247) значно перевищує гнучкість циклопропа- ну та циклобутану і є близьким до гнучкості ци- клогексану (F Т =0.272) та адамантану (F Т =0.240), що в повній мірі узгоджується з правилом росту гнучкості при збільшенні кількості атомів та з проведеними раніше детальними дослідженнями енергії деформації бензену [16-18]. За нашими розрахунками структурна гнучкість полієнових жирних кислот (наприклад, арахідонової (27), F Т =4.82) є майже вдвічі вищою, ніж насичених кислот з такою ж кількістю атомів карбону (ей- козанова (26), F Т =2.56). Це протирічить існуючим наразі уявленням про гнучкість полієнів, як і па- раметрам гнучкості, отриманим за відомими ал- горитмами [13-15], проте випливає з результату розрахунків – низького бар’єру обертання групи –НС=СН– навколо зв’язку з сусідньою алкільною групою (див. дані для 1,4-гексадієну в таблиці). Така здатність полієнів знаходить численні під- твердження на практиці та в квантово-хімічно- му моделюванні [11, 12] і, зокрема, відтворюєть- ся у збільшеній латеральній рухливості ліпідних мембран, що містять у складі ліпідів полієнові жирні кислоти [7, 8], та у зменшеній в’язкості ланцюгових полімерів з неспряженими подвій- ними зв’язками. Використання кривої заселеності конформацій дозволяє кількісно оцінити характеристики ло- кальної та загальної конформаційної доступнос- ті молекули (відповідно А та А T ). Індекс локаль- ної конформаційної доступності А зменшується Журнал органічної та фармацевтичної хімії. – 2012. – Т. 10, вип. 1 (37) 64 при зростанні просторових перешкод внаслідок збільшення ефективного об’єму замісників. Симет- ричність сегменту також веде до зменшення цьо- го індексу. Так, етан має вдвічі меншу конформа- ційну доступність (n=6), ніж 1,1,1-тридейтеро- етан, для якого симетрія молекули дає коефіцієнт n=3 у формулі (8), тоді як для 1,2-дидейтероетану: n=2; при цьому всі перелічені молекули мають практично однакові інтеграли кривих заселеності конформацій S Р . Конформаційна доступність для сегментів більшості циклічних молекул зменшу- ється внаслідок обмеженого обертання навколо одинарних зв’язків. Для сегментів ароматичних циклів вона є меншою, ніж для аліфатичних та- кого ж розміру. Зменшення гнучкості сегменту, як правило, веде до зменшення його індексу кон- формаційної доступності. Це особливо наочно проявляється не лише для циклопропану, але і для сегментів каркасних сполук. Індекс загальної конформаційної доступності А Т зростає зі збільшенням кількості атомів у мо- лекулі. Як і локальний індекс, загальний індекс А Т пов’язаний з симетрією, у даному разі – молеку- ли. Симетричність молекули веде до зменшення цього індексу в m разів, де m відповідає числу повторів конформації. Наприклад, для пропану і всіх лінійних алканів m=2, для 2,2-диметилпро- пану, циклопропану та бензену m=6, для цикло- пентану m=10, а для кубану та адамантану – m=12. Крім того, зменшення загальної гнучкості веде до логічного зменшення індексу загальної конфор- маційної доступності, і в цьому можна переко- натися на численних прикладах (етан – етилен, 1-дейтеробензен – тіофен, арахідонова – ейкоза- нова кислоти тощо). З отриманих результатів також випливає, що індекси структурної гнучкості та конформацій- ної доступності змінюються симбатно лише у ви- падках, коли не відбувається зміни групи симет- рії піддослідних молекул. Це є наслідком того, що симетрія сегмента та симетрія молекули прояв- ляють свій вплив лише на параметри конформа- ційної доступності (та конформаційної обмеже- ності) і не впливають на структурну гнучкість (та жорсткість). Більш наочними і зручними у користуванні є обернені до розглянутих характеристики – ін- декси структурної жорсткості (R та R T ) та кон- формаційної обмеженості (L та L T , схема). Останні відтворюють здатність молекули до утримання найбільш стабільної конформації (просторової форми, заданої порядком поєднання атомів). Крім того, ці індекси змінюються в області значень, зручних для порівняння: від 0.481 (R Т бутіну-2) до 208 (L циклопропану). Проте така їх зручність більше проявляється лише в області високих значень, тоді як у області низьких значень цих індексів краще користуватися оберненими ве- личинами. Розраховані локальні індекси можуть бути використані для обчислень загальних індексів гнучкості молекул-гомологів та молекул-анало- гів у тому разі, коли нові замісники мало зміню- ють силові характеристики зв’язків та просторові параметри груп. Наприклад, заміна атома Про- тію на Дейтерій не впливає на згадані парамет- ри усіх сполук, хоча змінює числа повторень кон- формацій n та m. Середні сегменти лінійних ал- канів мають однакову гнучкість та конформацій- ну доступність, що позбавляє необхідності таких розрахунків для кожного з гомологів. Усередне- на гнучкість бензенового кільця мало змінюєть- ся при введенні одного-двох замісників з неви- соким електронним та стеричним впливом. Все це дозволяє, використавши принципи адитивності та аналогії, розширити коло застосування локаль- них індексів на розрахунки загальних індексів нових молекул. Висновки Запропонований нами алгоритм засновано на розрахунку енергії торсійної деформації окремо- го сегмента органічної молекули. Розгляд пара- метрів структурної гнучкості та конформаційної доступності через призму енергії торсійної де- формації дозволив продемонструвати фізичний зв’язок та відмінності між цими характеристи- ками: лише конформаційна доступність безпо- середньо пов’язана з симетрією молекули. Створений алгоритм дозволяє розрахувати числові індекси структурної гнучкості та конформа- ційної доступності не лише для окремих сегмен- тів органічних молекул, але й надає можливість кількісно оцінити ці параметри для всієї молеку- ли в цілому. Він також уможливлює порівняння всіх розглянутих локальних та загальних пара- метрів для двох чи більше виучуваних молекул, завдяки чому ці параметри для органічних спо- лук утворюють чотири окремі шкали: структур- ної гнучкості, конформаційної доступності та про- тилежні їм – структурної жорсткості та конфор- маційної обмеженості. Незважаючи на те, що чис- лові індекси були отримані на основі напівемпі- ричного методу квантово-хімічних розрахунків, на теперішній час вони значно точніше відтво- рюють розглянуті структурні та конформаційні характеристики молекул, ніж всі інші відомі ал- горитми. При цьому не існує суттєвих перепон для уточнення індексів шляхом застосування неемпіричних методів квантової хімії, оскільки запропонований алгоритм дозволяє збільшити достовірність обчислень розглянутих парамет- рів, застосувавши більш досконалий базис роз- рахунків. Журнал органічної та фармацевтичної хімії. – 2012. – Т. 10, вип. 1 (37) 65 Усі органічні молекули згідно з розрахова- ною гнучкістю можна віднести до трьох класів: гнучких, середньої жорсткості та жорстких. До гнучких, у першу чергу, слід віднести ланцюгові молекули з гетероатомами, неспряженими по- двійними зв’язками та молекули аліфатичних сполук. Клас середньої жорсткості утворюють алі- циклічні та ароматичні молекули. Жорсткими є мо- лекули каркасних сполук. Аналогічним чином, але з обов’язковим урахуванням симетрії моле- кули, отримані нами дані дозволяють виділити класи конформаційно доступних і конформацій- но обмежених сполук. Запропонований алгоритм дозволяє не лише встановити структуру молекул з найвищими па- раметрами структурної гнучкості та конформа- ційної доступності, він також дозволяє вико- нати пошук та дизайн молекул з найвищими параметрами і тому він буде корисним у моде- люванні жорстких та конформаційно обмежених сполук, які цікавлять дослідників різних науко- вих сфер. Література 1. Пивоваренко В.Г., Карпенко Ю.А. // ЖОФХ. – 2011. – Т. 9, вип. 2 (34). – С. 78-83. 2. Perez-Fernandez M., Avenoza A., Busto J.H. et al. // Tetrahedron. – 2008. – Vol. 64. – P. 9088-9092. 3. Mateo C., Alvarez R., Perez-Melero C. et al. // Bioorg. Med. Chem. Lett. – 2007. – Vol. 17. – P. 6316-6320. 4. Morales-Rios M.S., Gonzalez-Juarez D.E., Rivera-Becerril E. et al. // Tetrahedron. – 2007. – Vol. 63. – P. 7702-7707. 5. Mikhaylyuk P.K., Afonin S., Chernega A.N. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. – 2006. – Vol. 45. – P. 5659-5661. 6. Kirby A.J., Komarov I.V., Feeder N. // J. Chem. Soc., Perkin Trans. – 2001. – Vol. 2. – 522-529. 7. Jacobsen E.N. (Ed.) Comprehensive Asymmetric Catalysis. – Heidelberg. Springer Verlag, 1999. 8. Tanaka A., Nishizaki T. // Bioorg. Med. Chem. Lett. – 2003. – Vol. 13. – P. 1037-1040. 9. Feller S.E., Gavrish K., MacKerell // J. Am. Chem. Soc. –2002. – Vol. 124. – P. 318-326. 10. Stewart J.J.P. MOPAC2007. – Stewart Computational Chemistry. – Colorado Springs, CO, USA. – HTTP:// OpenMOPAC.net 11. Koĉa J. // J. Mol. Struct. – 1993. – Vol. 291. – P. 255-269. 12. Koĉa J. // Progr. Biophys. Molec. Biol. – 1998. – Vol. 70. – P. 137-173. 13. Kier L.B., Hall L.H. // Quant. Struct.-Act. Relat. – 2006. – Vol. 2. – P. 55-59. 14. Fisanick W., Cross K., Rusinkо III A. // J. Chem. Inf. Comput. Sci. – 1992. – Vol. 32. – P. 664-674. 15. Fisanick W., Cross K., Rusinko II A. // Tetrahedron Computer Methodol. – 1990. – Vol. 3. – P. 635-652. 16. Shishkin O.V., Pichugin K.Yu., Gorb L., Leszczynski J. // J. Mol. Struct. – 2002. – Vol. 616. –P. 159-166. 17. Moon S., Kwon Y., Choo J. // J. Mol. Struct. – 1998. – Vol. 470. – P. 265-275. 18. Bartoli G., Lunazzi L., Macciantelli D. // Tetrahedron. – 1994. – Vol. 50. – P. 2561-2570. Надійшла до редакції 25.01.2010 р. Автори виражають щиру подяку професору І.В.Комарову та к.х.н. О.О.Григоренку за корисні поради та плідну дискусію.

Числові індекси структурної гнучкості – жорсткості та конформаційної доступності – обмеженості органічних молекул. II частина

Репозитарії

Схожі ресурси