КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ГЛИКОЗИДА ИЗ Pisum sativum
Ершова А. Н., Винокурова Н. В., Исаев П. П.
Кафедра биологии растений, *кафедра общей физики Воронежского госпедуниверситета, 394043 Воронеж
Нами было предпринято
исследование структурной организации ИС- гликозида с использованием
пакета прикладных компьютерных программ (HMO.4.Bas), реализующих
методы Хюккеля и молекулярных орбиталей. При этом использовалась
схема молекулярной механики с усовершенствованной параметризацией
и методикой учета внутримолекулярных взаимодействий. База данных
включала в себя информацию о числе атомов в молекуле, матрицу
связей, декартовы координаты атомов согласно нумерации по молекулярному
графу. В результате компьютерных расчетов получены декартовы координаты
атомов ИС-гликозида, что позволило оценить пространственную конфигурацию
молекулы. Установлены энергетические спектры, электронные плотности,
порядки связей, индексы свободной валентности атомов в ней. Выявлены
места накопления молекулярных напряжений и преимущественные позиции
раскрытия циклов и разрывов химических связей. Установлено, что
в пятичленном гетероцикле агликона ИС-гликозида плоский N участвует
в передаче сопряжения по цепи молекулы, поставляя в пи- электронную
систему 2 электрона, а асимметричный атом C, связанный с мостиковым
кислородом, взаимодействует с гетероциклом по механизму сверхсопряжения.
При учете этих электронных эффектов удалось воспроизвести УФ-спектр
молекулы агликона. Показано, что гликозидная связь между C3 -
O9.. составляет 1,75 Е, что свидетельствует о слабой
устойчивости молекулы к действию различных факторов и доказывает,
что в большинстве случаев эти воздействия приведут к ее разрыву.
По данным проведенных расчетов установлено, что в агликоне происходит
раскрытие цикла по связи C13-N14 (1,77 Е),
а двойная связь (С!6 = С17) находится в
состоянии преимущественного гидрирования (1,16 Е). Полученные
в результате расчетов данные позволяют заключить, что молекула
ИС- гликозида метаболически активна, что подтверждают экспериментальные
данные по изучению его роли в метаболизме растений. Например,
из экспериментов установлено участие ИС-гликозида в цепи дыхательных
превращений и возможность служить донором гликозидных групп при
синтезе различных b-гликозидов и полисахаридов. Предлагаемая система
программного обеспечения для изучения структуры и прогнозирования
свойств расширяет представления о роли ИС-гликозида в метаболизме
растительной клетки и возможные пути превращения.