Тема: КВАНТОВОХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ КОНФОРМАЦИОННОГО СТРОЕНИЯ СПИНОВЫХ МЕТОК И ИХ ВЛИЯНИЯ НА ПАРАМЕТРЫ СПЕКТРОВ ЭПР
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
Глава 1. Объекты и методы исследования 5
1.1. Объекты исследования: нитроксильные радикалы TEMPO,
TEMPONE, TEMPOL
1.2. Конформации шестичленых нитроксильных радикалов
1.3. Квантово-механический метод DFT 9
1.3.1. Функционалы BP86, B3LYP, BHandHL YP 15
1.3.2. Базисные наборы SVP, TZVP, 6-311G, EPRII, EPRIII 18
1.4. Параметры спектров ЭПР: константа сверхтонкого
взаимодействия, g-фактор
Глава 2. Квантово-механические расчеты конформаций и параметров
спектров ЭПР нитроксильных радикалов
2.1. Поиск наиболее выгодной конформации нитроксильных радикалов 24
2.2. Квантово-механические расчеты констант СТВ и g фактора
нитроксильных радикалов
2.3. Поиск переходных состояний между различными конформациями нитроксильных радикалов
Выводы 45
Литература 46
📖 Введение
Изучение влияния конформационных изменений в молекулах на их физико-химические свойства является одной из актуальных задач как в органической химии, биологии, так и в физике. Так для химиков важно знать, как влияет изменение конформации молекулы на ее реакционную способность [1], для биологов важной характеристикой является особое свернутое состояние белка, зависимость биологической активности вещества от конформации [2]. Для физиков же одним из важных моментов является учет влияния конформаций особых молекул, так называемых спиновых меток, на параметры спектров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), такие как g-фактор и константа сверхтонкого взаимодействия.
Различные конформации возникают в тех случаях, когда есть некоторая свобода для движения определенных частей молекулы по отношению ко всей молекуле в целом. Такая ситуация возникает для молекул, содержащих циклы: пяти-, шести-, семичленные циклы и т.д. В случае спиновых меток такими молекулами являются производные нитроксильных радикалов, содержащие шестичленный гетероцикл.
Целью нашей работы является изучение методом функционала плотности влияния на параметры спектров ЭПР (константа сверхтонкого взаимодействия СТВ и g-фактор) различных конформаций шестичленных производных нитроксильных радикалов (TEMPO, TEMPONE, TEMPOL).
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
• поиск оптимальной электронной и пространственной структуры различных конформаций гетероциклических шестичленных нитроксильных радикалов: «твист», «ванна», «кресло»;
• расчеты параметров спектров ЭПР изучаемых молекул - константы сверхтонкого взаимодействия с атомом азота, g-фактор молекулы.
• поиск переходного состояния между конформациями «кресло» и «твист» нитроксильных радикалов TEMPONE и TEMPO.
• определение оптимального сочетания функционал/базис в квантово-химических расчетах для описания как геометрических, так и спектральных характеристик спиновых меток.
Результаты квантово-химических расчетов докладывались на Итоговой научно-образовательной конференции студентов КФУ 2015 и 2016 года, на XXVII Симпозиуме “Современная химическая физика» (2015 г.).
✅ Заключение
2. Рассчитанная величина g-фактора для конформации «кресло» (для всех изучаемых производных нитроксильных радикалов) является наиболее близкой к экспериментальным данным.
3. Для конформации «ванна» не удалось найти критическую точку на поверхности потенциальной энергии (ППЭ) для всех изучаемых соединений, что можно объяснить энергетически не выгодным положением атомов водорода при противолежащих углеродах.
4. Наиболее оптимальным сочетанием функционал/ базис для квантово-химических расчетов нитроксильных шестичленных радикалов (с помощью программного пакета ORCA) являются:
• BP86/TZVP для нахождения электронной и пространственной структуры молекулы
• BHandHLYP/EPRII при расчетах параметров спектров ЭПР. Рассчитанные значения изотропной константы СТВ и g-фактор изучаемых молекул имеют значения наиболее близкие к экспериментальным данным.



