Инновационный путь развития технологии создания новых лекарственных средств

Рефераты по химии / Инновационный путь развития технологии создания новых лекарственных средств
Страница 3

После аппроксимации фрагментов потенциальных поверхностей в окрестностях точек минимумов можно переходить к рассмотрению движений систем ядер молекулы и прогнозировать или интерпретировать колебательно-вращательные спектры. Зная набор электронных колебательно-вращательных энергий молекулы можно с помощью формул статистической термодинамики вычислять любые термодинамические функции данного вещества. Если рассматривается молекулярная система, в которой возможно перераспределение частиц, то есть химическая реакция, то рассчитывается сечение потенциальной поверхности вдоль пути наименьшей энергии, связывающего реагенты и продукты, и затем оценивается константа скорости элементарной химической реакции. Описанная программа действий реализует схему расчетов свойств веществ без привлечения каких-либо эмпирических данных, которая представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Реализация программы расчетов свойств веществ из первых принципов

При этом результатом моделирования, которое немыслимо без компьютеров, является теоретический прогноз. Естественно, на любом промежуточном этапе этой схемы можно привлекать доступную экспериментальную информацию и вносить в компьютерное моделирование эмпирические элементы: при правильно сформулированной задаче ценность предсказаний не уменьшается, а становится более надежной. Расчеты геометрического строения и колебательных спектров молекул активно проводятся экспериментаторами, подтверждая результаты измерений квантово-химическим моделированием [4,5,6].

Молекулярная механика представляет собой совокупность методов априорного определения геометрического строения и энергии молекул на основе модели, в которой электроны системы явно не рассматриваются. Поверхность потенциальной энергии, которая в квантово-химических моделях подлежит прямому расчету, здесь аппроксимируется определенными эмпирическими функциями разной степени сложности, представляющими собой, например, суммы парных потенциалов взаимодействия атомов. Эти потенциальные функции, определяющие так называемое силовое поле молекулы, содержат некоторые параметры, численное значение которых выбирается оптимальным образом так, чтобы получить согласие рассчитанных и экспериментальных характеристик молекулы. В простейшем случае параметрами являются равновесные межъядерные расстояния и валентные углы, а также силовые постоянные, то есть коэффициенты жесткости упругих сил, связывающих пары атомов. Метод основан на допущении возможности переноса этих параметров из одной молекулы в другую, так что численные значения параметров, подобранные для некоторых простых молекул, используются далее при прогнозировании свойств других более сложных соединений.

Простейшие модели молекулярной механики учитывают растяжения связей, деформацию валентных и двугранных углов, взаимодействие валентно несвязанных атомов, называемое также Ван-дер-Ваальсовым взаимодействием, электростатические вклады и т.д.:

, (1)

где Uраст – энергия растяжения связей;

Uдеф – энергия деформацию валентных углов;

Uторс – энергия деформацию двугранных углов;

Uвдв – энергия Ван-дер-Ваальсового взаимодействия;

Uэл-стат – энергия электростатических вкладов.

Для каждого слагаемого записывается определенное аналитическое выражение и параметры соответствующих функций подгоняются по каким-либо свойствам базовых молекул. Например, для описания потенциальной функции предельных углеводородов при не очень высоких требованиях к точности расчета достаточно около десяти параметров.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8

Информация о химии

Аминокислотные остатки расскажут о возрасте пятен крови

Химики их США разработали простой и быстрый метод определения возраста пятен крови. Новый метод основан на измерении значения естественной флуоресценции. Информация о том, когда появилось то или иное пятно крови, позволяет экспер ...

Либавий (Libavius), Андреас

Немецкий химик и врач Андреас Либавий родился в Галле. Изучал философию, историю и медицину в Йенском университете. С 1581 г. был учитель в Ильменау, в 1586 г. – профессором в Кобурге. В 1586-1591 гг. – профессор истор ...

Гельмгольц (Helmholtz), Герман Людвиг Фердинанд

Немецкий физик, математик, физиолог и психолог Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц родился в Потсдаме в семье учителя гимназии. В 1838 г. он окончил гимназию. Несмотря на интерес к физике, Гельмгольц не смог из-за недостатка средст ...