On the properties of a single OPLS-UA model curcumin molecule in water, methanol and dimethyl sulfoxide. Molecular dynamics computer simulation results

Abstract

The properties of model solutions consisting of a solute — single curcumin molecule in water, methanol and dimethyl sulfoxide solvents have been studied using molecular dynamics (MD) computer simulations in the isobaric-isothermal ensemble. The united atom OPLS force field (OPLS-UA) model for curcumin molecule proposed by us recently [ J. Mol. Liq., 2016, 223, 707] in combination with the SPC/E water, and the OPLS-UA type models for methanol and dimethyl sulfoxide have been applied. We have described changes of the internal structure of the solute molecule induced by different solvent media in very detail. The pair distribution functions between particular fragments of a solute molecule with solvent particles have been analyzed. Statistical features of the hydrogen bonding between different species were explored. Finally, we have obtained a selfdiffusion coefficient of curcumin molecules in three model solvents.За допомогою методу молекулярної динамiки (МД) проведено комп’ютерне моделювання та дослiджено властивостi однiєї молекули куркумiну у водi, метанолi та диметилсульфоксидi при постiйних температурi та тиску. Для цього використано модель, запропоновану нами нещодавно для куркумiну в рамках силового поля OPLS-UA [ J. Mol. Liq., 2016, 223, 707] та поєднано її iз моделлю води SPC/E та моделями OPLS-UA для метанолу i диметилсульфоксиду. Нами отримано детальний опис змiн у внутрiшнiй структурi розчиненої молекули, якi спричинюються рiзними середовищами розчинника. Проаналiзовано парнi функцiї розподiлу мiж окремими фрагментами молекули куркумiну та молекулами розчинника. Дослiджено статистичнi характеристики водневих зв’язкiв мiж рiзними компонентами. Насамкiнець, отримано коефiцiєнт самодифузiї молекули куркумiну в трьох модельних розчинниках.