2. MODELOWANIE PEPTYDU WANILINY I DIPEPTYDU WANILINY

1. WŁAŚCIWOŚCI WANILINY (C₈H₈O₃)

Związek aromatyczny o jednoczesnej funkcji aldehydu, fenolu i eteru. Igły, temp. topnienia 80^o- 81^oC, temp. wrzenia 285^oC. Trudno rozpuszczalna w wodzie, łatwo rozpuszczalna w alkoholach i eterze; zapach wanilii. Występuje w owocach Vanilla planifolia (laski wanilii) jak również w wielu żywicach i balsamach. Otrzymywanie przez hydrolizę lignin bądź syntetycznie z izoengenolu lub gwajakolu. Stosowany w przemyśle spożywczym i perfumeryjno-kosmetycznym.

2. INTERPRETACJA DANYCH

1. Zestawienie parametrów energetycznych

Tabela 1

Dane energetyczne cząsteczki waniliny

Total Energy -29691,5216752 (kcal/mol) Total Energy -47,315506905 (a.u.) Binding Energy -1438,2914032 (kcal/mol) Isolated Atomic Energy -28253,2302720 (kcal/mol) Elektronic Energy -121299,5157273 (kcal/mol) Core-Core Interaction 91607,9940522 (kcal/mol) Heat of Formation 57,6355968 (kcal/mol) Gradient 39,1010016 (kcal/mol/Ang)

Moment dipolowy 2,754 (D)

Tabela 2

Długości wiązań i kąt łańcucha głównego cząsteczki waniliny

Wiązanie i kąt

C - N 1,449 (A)

C - C 1,522 (A)

C - C - N 111,1 (^o)

Tabela 3

Dane energetyczne cząsteczki dipeptydu waniliny

Total Energy -59301,3049904 (kcal/mol) Total Energy -94,500758042 (a.u.) Binding Energy -2794,8444464 (kcal/mol) Isolated Atomic Energy -56506,4605440 (kcal/mol) Elektronic Energy -363602,5773617 (kcal/mol) Core-Core Interaction 304301,2723713 (kcal/mol) Heat of Formation 197,0095536 (kcal/mol) Gradient 369516488 (kcal/mol/Ang)

Moment dipolowy 31,923 (D)

Tabela 4

Długości wiązań łańcucha głównego cząsteczki dipeptydu waniliny

Wiązanie długość wiązania

C(1) - N(1) 1,449 (A)

C(1) - C(1) 1,522 (A)

C(1) - N(2) wiązanie peptydowe 1,335 (A)

N(2) - C(2) 1,449 (A)

C(2) - C(2) 1,522 (A)

Porównując ciepła tworzenia łatwo zaobserwować, że w przypadku dipeptydu jest ono ponad trzykrotnie większe niż peptydu. Podobnie jest z momentem dipolowym. Ma on wartość kilkanaście razy większą w dipeptydzie.

Długości wiązań podano w tabelach 2 i 4. Porównując długości wiązań stwierdziliśmy, że wiązanie polipeptydowe C(1) - N(2) jest krótsze o 0,114 A od normalnego wiązania N(2) - C(1).

2. Zestawienie diagramów energetycznych orbitali

Z diagramu energetycznego cząsteczki peptydu waniliny (załącznik 1) i dipeptydu waniliny (załącznik 2) możemy zaobserwować poszczególne poziomy orbitali molekularnych. Poziom 0eV odpowiada atomom izolowanym. Poniżej znajdują się zaznaczone na zielono orbitale wiążące. Natomiast powyżej zaznaczone na różowo antywiążące. W przypadku dipeptydu występują orbitale wiążące nie obsadzone. Są one położone poniżej poziomu 0eV i zaznaczone na różowo. Program HyperChem pozwala na odczytanie wartości energetycznej orbitali:

• ostatniego zajętego

peptydu dipeptydu

40 A 20 A

-8,441785 -9,090658

• pierwszego wolnego

peptydu dipeptydu

41 A 21 A

-3,261258 -1,809748

3. Rozkład gęstości ładunku

W przypadku peptydu waniliny wyróżniają się atomy węgla i wodoru. Z kolei w dipeptydzie waniliny tworzą się tzw. Chmury elektronowe wokół atomu azotu i mniej wyraźnie przy atomie węgla. Miejsca, w których występuje największe zagęszczenie są najbardziej reaktywne.

3. MODELOWANIE TETROFENYLAPORFIRYNY Cu (II)

1. Interpretacja danych energetycznych

1. Diagram energetyczny

Z diagramu energetycznego cząsteczki (załącznik 3) możemy zaobserwować poszczególne poziomy orbitali molekularnych. Poziom 0eV odpowiada atomom izolowanym. Poniżej znajdują się zaznaczone na zielono orbitale wiążące. Natomiast powyżej zaznaczone na różowo antywiążące. Program HyperChem pozwala na odczytanie wartości energetycznej spinoorbitali α i β:

• ostatniego zajętego: α β

58 A' 49 A”

-0,823745 -1,811891

• pierwszego wolnego: α β

50 A” 58 A'

1,545681 1,817048

W załączniku 3 poniżej wartości energetycznych przeprowadzono wizualizacje spinoorbitali. Dokładnie widać, że spinoorbitale są zhybrydyzowane. Na rysunkach dokładnie widzimy spinoorbitale różnego typu (sp, pd).

2. Rozkład gęstości ładunku i gęstości spinowej

W rozkładzie gęstości ładunku występuje obszar o dużym zagęszczeniu elektronów zlokalizowany wokół atomu miedzi.

Rozkład gęstości spinowej występuje również przy atomie miedzi a także wokół atomów azotu.

3. Rozkład potencjału elektrostatycznego

W badanej cząsteczce dodatni potencjał elektrostatyczny (kolor zielony) występuje wokół atomu Cu oraz wokół zewnętrznych związków cyklicznych. Ujemny potencjał (kolor czerwony) występuje w pobliżu innych atomów. Występowanie zarówno potencjału ujemnego i dodatniego oznacza, że cząsteczka będzie reagowała z odczynnikiem elektrofilowym (czerwony) i nukleofilowym (zielonym).

---