Кількісні шкали структурної жорсткості та конформаційної обмеженості сегментів і молекул у цілому на основі обчислених ентальпій утворення конформерів: алгоритм побудови та характерні приклади

В с т у п . У хіміко-біологічних дослідженнях часто є потреба точнішого описання окремих властивостей молекулярних об'єктів, зокрема – порівняння їхніх просторових і механічних характеристик. Проте шкал для кількісного описання згаданих у назві параметрів досі не існує.
М е т о д и . Квантово-хімічний розрахунок (АМ1) ентальпій Е утворення конформерів молекул.
Р е з у л ь т а т и . На основі розрахованих різниць ентальпій ΔЕ запропоновано вдосконалений алгоритм і створено об'єднані логарифмічні шкали структурної жорсткості – гнучкості та конформаційної обмеженості – доступності молекул. Наведено приклади розрахунків для характерних структур і їхні результати для ланцюгових, циклічних і каркасних молекул. Розроблений алгоритм демонструє фізичну природу згаданих параметрів, експоненційно пов'язану з енергією й ентропією, а також зв'язок і відмінності між просторовою та силовою характеристиками молекул. Кількісно демонструється взаємозв'язок конформаційної доступності, безпосередньо пов'язаної з простором, із симетрією молекули, і структурної жорсткості, пов'язаної зі здатністю молекули до механічних деформацій. Додатково запропонований алгоритм дозволяє розрахувати числові індекси структурної гнучкості та конформаційної доступності як обернені до значень параметрів структурної жорсткості й конформаційної обмеженості. Такий підхід значно спрощує сприйняття всіх чотирьох шкал, бо в логарифмічному вимірі вони попарно розміщуються на одній осі координат симетрично до її початку.
Запропонований алгоритм дозволяє кількісно порівняти вищеназвані розраховані параметри обраних молекул у цілому та їхніх окремих сегментів, а за потреби – і молекулярних комплексів.

Пивоваренко В. Кількісні шкали структурної жорсткості та конформаційної обмеженості сегментів і молекул у цілому на основі обчислених ентальпій утворення конформерів: алгоритм побудови та характерні приклади. Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Хімія. 2024. Вип. 1(59). С. 10-18.