Повна множина Н-зв’язаних гомоасоцiатiв 9-метилгуанiну за участю мутагенних таутомерiв: квантово-механiчне дослiдження

Abstract

Вперше на рiвнi квантово-механiчної теорiї MP2/6-311++G(2df,pd)//B3LYP/6-311++G(d,p) у вакуумному наближеннi отримано повне сiмейство H-зв’язаних гомоасоцiатiв m⁹Gua·m⁹Gua, яке складається з 57 структур, вiдносна енергiя Гiббса яких знаходиться в дiапазонi 0–17,69 ккал/моль за нормальних умов. Гомоасоцiати стабiлiзуються класичними (NH…N, NH…O, OH…N, OH...O), слабкими (CH...N, CH...O) H-зв’язками, а також ван-дер-ваальсовими контактами. Iз зафiксованих гомоасоцiатiв 11 структур є плоскосиметричними (3 з яких центросиметричнi), 7 структур U-подiбнi, 12 структур мають Г-подiбну неканонiчну геометрiю, 2 структури мають Т-подiбну геометрiю, 20 структур спiралеподiбнi, 3 структури хрестоподiбнi та 2 iстотно непланарнi. Доведено, що метильна група m⁹Gua є донором Н-зв’язування та впливає на енергетичний розподiл гомоасоцiатiв. Показано, що при самоасоцiацiї m⁹Gua його амiногрупа може бути одночасно як донором, так i акцептором H-зв’язку. Встановлено лiнiйну залежнiсть мiж енергiєю H-зв’язкiв CH...O=N та значенням електронної густини у вiдповiдних критичних точках.

Впервые на уровне квантово-механической теории MP2/6-311++G(2df,pd)//B3LYP/6-311+ +G(d,p) в вакуумном приближении получено полное семейство H-связанных гомоассоциатов m⁹Gua·m⁹Gua, состоящее из 57 структур, относительная энергия Гиббса которых находится в диапазоне 0–17,69 ккал/моль при нормальных условиях. Гомоассоциаты стабилизируются классическими (NH...N, NH...O, OH...N, OH...O), слабыми (CH...N, CH...O) H-связями, а также ван-дер-ваальсовыми контактами. Из зафиксированных гомоассоциа- тов 11 структур являются плоскосимметричными (3 из которых центросимметричны), 7 структур U-образные, 12 структур имеют Г-образную неканоническую геометрию, 2 структуры обладают Т-образной геометрией, 20 структур винтовые, 3 структуры крестообразные и 2 структуры существенно непланарные. Доказано, что метильная группа m⁹Gua является донором H-связывания и влияет на энергетическое распределение гомоассоциатов. Показано, что при самоассоциации m⁹Gua аминогруппа может быть одновременно как донором, так и акцептором H-связи. Установлена линейная зависимость между энергией CH...O=N H-связей и значением электронной плотности в соответствующих критических точках.

For the first time on the MP2/6-311++G(2df,pd)//B3LYP/6-311++G(d,p) theory level, the complete family of m⁹Gua·m⁹Gua homoassociates in vacuum, which consists of 57 structures the interval 0–17.69 kcal/mol of relative Gibbs free energies under standard conditions, is obtained. Homoassociates are stabilized through classical (NH...N, NH...O, OH...N, OH...O) and weak (CH...N, CH...O) H-bonds, and van-der-Waals contacts. The structures of 11 m9Gua·m9Gua homoassociates are planar (3 of them are centrosymmetric), 7 structures are U-shaped, 12 structures have L-shaped noncanonical geometry, 2 structures have T-shaped geometry, 20 structures — spiral, 3 — cross shaped, 2 — significantly non-planar. It is proved that the methyl group of m⁹Gua in position 9 is a donor of H-bonding and influences the energy distribution of homoassociates. It is demonstrated that, during the self-association of m⁹Gua, its amino-group can be simultaneously a donor and an acceptor of an H-bond. A linear relation between the energy of CH...O=N H-bonds and their electron density in corresponding critical bonds is established.