English
!

Архив публикаций

Тезисы

XXIV-ая конференция

Гидратация глицина в кристаллах и кластерах

Гринева О.В.

Химический факультет Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Ленинские горы, 119991, Москва, Россия

1  стр. (принято к публикации)

Вода является необходимым участником многих биологических процессов, поэтому изучение гидратации биологически значимых молекул привлекает внимание специалистов разных направлений.

В настоящей работе проведен анализ взаимного расположения молекул воды и глицина (Gly) в кристаллах на основе информации, имеющейся в Кембриджском банке структурных данных (версия CSD 5.37 с тремя дополнениями). Результаты использованы для создания начальных приближений для кластеров, содержащих глицин и от одной до семи молекул воды. Далее методами DFT (с функционалом B3PW91) и MP2 с базисами 6-31G(d,p), 6-311++G(d,p) и aug-cc-pVDZ был выполнен поиск строения этих кластеров, соответствующих минимумам энергии.

Было рассмотрено 10 веществ, отвечающих следующим условиям: есть “свободные” (не участвующие в координации металлов) молекулы H2O и Gly; нет сведений о неупорядоченном положении этих молекул; для них приведены координаты всех атомов, в том числе водорода. Помимо воды и глицина эти кристаллы содержали 1-2 электрически нейтральные или заряженные частицы разного размера.

Оказалось, что в описанной выборке глицин в 9 случаях находится в цвиттер-ионной форме, как и в полиморфах индивидуального соединения. Десятое вещество (код CSD ZIMJOW) заметно отличалось от остальных не только наличием глицина в молекулярной форме, но и наиболее крупным размером основного компонента и соотношением “свободных” молекул H2O:Gly 4:1 (в 7 случаях это отношение было 1:1, в 2 - 2:1). Помимо электрически нейтрального глицина два вещества содержали катионы глицина, но их взаимодействие с водой в общую статистику не включено.

Если рассматривать образование водородных связей между глицином и водой на основании двух геометрических параметров: расстояния донор...акцептор и угла D-H...A, то в 4 веществах глицин образует одну связь N-H...O, в 3 помимо этого есть связь O...H-O с другой молекулой H2O, в ZIMJOW 2 молекулы H2O образуют 3 связи с NH2-группой глицина и в 2 веществах, содержащих кроме воды и глицина Cl- и Ba2+/ Sr2+, H-связей между Gly и H2O нет. Если ориентироваться только на расстояния D...A, то в 4 веществах, в том числе и в 2 последних, возможно образование H-связей Gly с 1-3 дополнительными молекулами H2O.

Строение оптимизированных кластеров в ряде случаев зависит от сочетания метод/базис. Для кластеров с двумя молекулами воды два из шести начальных приближений привели к варианту строения с цвиттер-ионной формой Gly. Это соответствует литературным данным о том, что для стабилизации цвиттер-ионной формы Gly в кластерах необходимы минимум 2 молекулы воды, при этом до соотношения 1:7 наиболее выгодны кластеры с молекулярной формой Gly.



© 2004 Дизайн Лицея Информационных технологий №1533