Конформаційні можливості уридину: квантово-механічне дослідження методом функціоналу густини

Abstract

Квантово-механічним методом функціоналу густини на рівні теорії MP2/6-311++G(d,p)//DFT B3LYP/6-31G(d,p) проведено вичерпний конформаційний аналіз уридину. Представлено основні геометричні, енергетичні та полярні характеристики усіх його 111 стійких конформерів. Отримано конформаційні рівноваги у діапазоні температур 298,15–420 К: при 298,15 К syn:anti = 10,6:89,4 %, S:N = 85,5:14,5 %; при Т = 420 К syn:anti = 16,6:83,4 %, S:N = 68,6:31,4 %. Методом квантово-механічного аналізу топології електронної густини (теорія атомів у молекулах Бейдера) в усіх можливих конформерах зафіксовано 17 типів внутрішньомолекулярних водневих зв’язків, від одного до п’яти на конформер (їхня загальна кількість – 313): C1'H...O2, C2'H2...O5', C2'H2...O2, C3'H...O2, C5'H1...O2, C5'H2...O2, C6H...O4', C6H...O5', C3'H…HC6, C5'H1…HC6, C5'H2…HC6, O2'H...O2, O2'H...O3', O3'H...O2', O3'H...O5', O5'H...O2 та O5'H...O3'. Представлено їхні конформаційні властивості, геометричні та електронно-топологічні характеристики.

Complete conformational analysis of uridine is performed by density functional theory at MP2/6-311++G(d, p)//DFT B3LYP/6-31G(d, p) level. Main geometric, energetic, and polar characteristics of all 111 conformers were presented, along with conformational equilibria in temperature range of 298.15–420 K. At T = 298.15 K these are syn:anti = 10.6:89.4 %; S:N = 85.5:14.5 %, and at T = 420 K syn:anti = 16.6:83.4 %; S:N = 68.6:31.4 %. By quantum mechanical method (Bader’s atoms in molecules theory) as many as 17 types of intramolecular hydrogen bonds were established (total number is 313) in all possible conformers of uridine, namely, C1'H...O2, C2'H2...O5', C2'H2...O2, C3'H...O2, C5'H1...O2, C5'H2...O2, C6H...O4', C6H...O5', C3'H…HC6, C5'H1…HC6, C5'H2…HC6, O2'H...O2, O2'H...O3', O3'H...O2', O3'H...O5', O5'H...O2, and O5'H...O3'. Their conformational properties, geometric and electron topology characteristics were described.

Квантово-механическим методом функционала плотности на уровне теории MP2/6-311++G(d, p)//DFT B3LYP/6-31G(d, p) проведен полный конформационный анализ уридина. Представлены основные геометрические, энергетические и полярные характеристики всех его 111 устойчивых конформеров. Получены конформационные равновесия в диапазоне температур 298,15–420 К: при 298,15 К syn:anti = 10,6:89,4 %, S:N=85,5:14,5 %; при Т = 420 К syn:anti = 16,6:83,4 %, S:N = 68,6:31,4 %. Методом квантово-механического анализа топологии электронной плотности (теория атомов в молекулах Бейдера) во всех возможных конформерах зафиксированы 17 типов внутримолекулярных водородных связей, от одного до пяти на конформер (их общее число – 313): C1'H...O2, C2'H2...O5', C2'H2...O2, C3'H...O2, C5'H1...O2, C5'H2...O2, C6H...O4', C6H...O5', C3'H…HC6, C5'H1...HC6, C5'H2…HC6, O2'H...O2, O2'H...O3', O3'H...O2', O3'H...O5', O5'H...O2 и O5'H...O3'. Представлены их конформационные свойства, геометрические и электронно-топологические характеристики.