Квантово-химическое моделирование межмолекулярных комплексов на основе фрагментов молекулы хитозана

author5632 — Fri, 05 Dec 2025 04:10:23 +0000

Хитозан [поли (1,4)-2-амино-2 дезокси-бета-D-глюкан] – линейный полисахарид – производное природного биополимера. Хитозан находит применение и как компонент разнообразных производных в атомной промышленности (локализация утечек радиоактивных веществ, концентрирование отходов ядерного топлива), медицине и т.д. В растворенной форме хитозан демонстрирует еще одну уникальную особенность – его молекулы способны проникать через внешние мембраны клеток живых организмов. Целью данной работы является расчет энергий взаимодействия хитозана с молекулами уксусной кислоты в водной среде методами квантовой химии. В качестве моделей макромолекулы хитозана использовались фрагменты, состоящие из трех молекул 2-амино-2-дегидрокси-β,D-глюкопирантозы, соединенные β-1,4-глюкозидными связями. Исследованы две схемы взаимодействия, при которых растворитель подходит к центральному звену с разных сторон. Расчеты оптимальных геометрических параметров (длин связей, валентных и торсионных углов) и полной энергии молекул и их комплексов проводили ограниченныХитозан [поли (1,4)-2-амино-2 дезокси-бета-D-глюкан] – линейный полисахарид – производное природного биополимера. Хитозан находит применение и как компонент разнообразных производных в атомной промышленности (локализация утечек радиоактивных веществ, концентрирование отходов ядерного топлива), медицине и т.д. В растворенной форме хитозан демонстрирует еще одну уникальную особенность – его молекулы способны проникать через внешние мембраны клеток живых организмов. Целью данной работы является расчет энергий взаимодействия хитозана с молекулами уксусной кислоты в водной среде методами квантовой химии. В качестве моделей макромолекулы хитозана использовались фрагменты, состоящие из трех молекул 2-амино-2-дегидрокси-β,D-глюкопирантозы, соединенные β-1,4-глюкозидными связями. Исследованы две схемы взаимодействия, при которых растворитель подходит к центральному звену с разных сторон. Расчеты оптимальных геометрических параметров (длин связей, валентных и торсионных углов) и полной энергии молекул и их комплексов проводили ограниченным методом Хартри-Фока в рамках теории функционала плотности с трехпараметрическим функционалом В3LYP в базисе 6-31G, с использованием программы Gaussians 03. Равновесную геометрию определяли минимизацией полной энергии относительно межъядерных расстояний. В качестве начального приближения использовали Z-матрицу координат атомов для каждой молекулы в пространственной модели, построенную с помощью программы HyperChem 8.0. Нахождение стационарной точки минимумов поверхности потенциальной энергии (ППЭ) при оптимизации геометриим методом Хартри-Фока в рамках теории функционала плотности с трехпараметрическим функционалом В3LYP в базисе 6-31G, с использованием программы Gaussians 03. Равновесную геометрию определяли минимизацией полной энергии относительно межъядерных расстояний. В качестве начального приближения использовали Z-матрицу координат атомов для каждой молекулы в пространственной модели, построенную с помощью программы HyperChem 8.0. Нахождение стационарной точки минимумов поверхности потенциальной энергии (ППЭ) при оптимизации геометрии межмолекулярных комплексов контролировалось тем, чтобы все вычисленные колебательные частоты оказывались действительными. Учет водной среды проводился в рамках континуальной модели IEFPCM. Предварительно были проведены расчеты оптимальной геометрии и энергетики мономера, димера и триммера хитозана. Энергии образования комплексов рассчитывали как разность между энергией комплекса и суммарной энергией составляющих его изолированных молекул. Изменения длин связей, валентных и торсионных углов свидетельствуют об образовании межмолекулярных водородных связей между молекулой триммера хитозана и растворителем. Установлено, что в хитозане происходит разрыв и образование новых водородных связей.

Электронный научно-практический журнал «Современные научные исследования и инновации» » энергия связи

Квантово-химическое моделирование межмолекулярных комплексов на основе фрагментов молекулы хитозана