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.