L-Piroglutamik Asit Molekülünün TD-DFT ve NBO Analizleri

Year 2018, Volume: 5 Issue: 2, 64 - 74, 28.12.2018

Nihal Kuş , Saliha Ilıcan

Abstract

Bu çalışmada, L-piroglutamik asit (L-PGA) molekülünün
konformasyonları yoğunluk fonksiyon teorisi (DFT) B3LYP/6-311++G(d,p) seti yaklaşımı
ile optimize edilmiş ve potansiyel enerji dağılımı ile bariyer enerjileri
hesaplanmıştır. L-PGA, minimum enerjiye sahip dört konformasyona sahip olup, I.
Konformasyon en kararlı yapıdadır. Molekülün II, III ve IV. konformasyonlarının
bağıl elektronik enerjileri farkı, sırasıyla 3,5, 12,6 ve 25,6 kJ mol⁻¹
değerindedir. Konformasyonlardan en düşük enerjiye sahip molekül cis formunda,
diğer ikisi trans formunda karboksilik asit grubuna sahiptir. Fock matris
denklemleri ile donör akseptör etkileşimleri, doğal bağ orbital (NBO) analizi
ile Gaussian programına entegre NBO 3.1 programı ile incelenmiştir. Zamana-bağlı
yoğunluk fonksiyon teorisi (TD-DFT) hesaplarında, L-PGA molekülünün dalga
fonksiyonu Schrödinger kuantum mekanik denklemleri ile çözülerek, uyarılma
durum enerjileri hesaplanmıştır.

Keywords

L-piroglutamik Asit, NBO, TD-DFT

References

• [1] Van Der werf, P., Meister, A. “The metabolic formation and utilization of 5-oxo-L-proline (L-pyroglutamate, L-pyrorolidone carboxylate),” in: Advances in Enzymology and Related Areas of Molecular Biology, vol. 43, (Ed. Meister, A.), pp. 519–566, 1975, John Wiley & Sons, Inc, USA.
• [2] Lacey, J. M., Wilmore, D. W. “Is Glutamine a Conditionally Essential Amino Acid?” Nutrition Reviews, vol. 48, pp. 297–309, 1990.
• [3] Oono, S., Kurimoto, T., Nakazawa, T., Miyoshi, T., Okamoto, N., Kashimoto, R., Tagami, Y., Ito, Y., Mimura, O. “Pyroglutamic Acid Promotes Survival of Retinal Ganglion Cells after Optic Nerve Injury”, Current Eye Research, vol. 34, pp. 598–605, 2009.
• [4] Wegmuller, M., Von der Weid, J. P., Oberson, P., Gisin, N. “Synthesis of pyroglutamic acid fatty esters through lipase-catalyzed esterification with medium chains alcohols,” Enzyme and Microbial Technology, vol. 33, pp. 79–84, 2003.
• [5] Abraham, G. N., Podell, D. N. “Pyroglutamic acid non-metabolic formation, function in proteins and peptides, and characteristics of the enzymes effecting its removal,” Mol. Cell Biochem., vol. 38, pp. 181–190, 1981.
• [6] Bauer, K., Schomburg, L., Heuer, H., Schafer, M.K. “Thyrotropinreleasing hormone (TRH), the TRH-receptor and the TRHdegrading ectoenzyme; three elements of a peptidergic signaling system”, Results Prob. Cell Differ., vol. 26, pp. 13–42, 1999.
• [7] Drago, F., Continella, G., Valerio, C., D’Agata, V., Astuto, C., Spadaro, F., Continella, G., Scapagnini, U. “Pyroglutamic acid improves learning and memory capacities in old rats,” Funct. Neurol., vol. 3, pp. 137–143, 1988.
• [8] Issa, T. B., Sayari, F., Ghalla, H., Benhamada, L. “Synthesis, crystal structure, DFT calculations and molecular docking of L-pyroglutamic acid,” Journal of Molecular Structure, in press, 10.1016/j.molstruc.2018.10.033, 2018.
• [9] Frisch, M.J., Trucks, G.W., Schlegel, H.B., Scuseria, G.E., Robb, M.A., Cheeseman, J.R., Scalmani, G., Barone, V., Mennucci, B., Petersson, G.A., Nakatsuji, H., Caricato, M., Li, X., Hratchian, H.P., Izmaylov, A.F., Bloino, J., Zheng, G., Sonnenberg, J.L., Hada, M., Ehara, M., Toyota, K., Fukuda, R., Hasegawa, J., Ishida, M., Nakajima, T., Honda, Y., Kitao, O., Nakai, H., Vreven, T., Montgomery, J.A., Peralta Jr, J.E., Ogliaro, F., Bearpark, M., Heyd, J.J., Brothers, E., Kudin, K.N., Staroverov, V.N., Kobayashi, R., Normand, J., Raghavachari, K., Rendell, A., Burant, J.C., Iyengar, S.S., Tomasi, J., Cossi, M., Rega, N., Millam, J.M., Klene, M., Knox, J.E., Cross, J.B., Bakken, V., Adamo, C., Jaramillo, J., Gomperts, R., Stratmann, R.E., Yazyev, O., Austin, A.J., Cammi, R., Pomelli, C., Ochterski, J.W., Martin, R.L., Morokuma, K., Zakrzewski, V.G., Voth, G.A., Salvador, P., Dannenberg, J.J., Dapprich, S., Daniels, A.D., Farkas, O., Foresman, J.B., Ortiz, J.V., Cioslowski, J., Fox, D.J., Gaussian 09, Revision A.0.2, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2009.
• [10] Reed, A. E., Curtiss, L. A., Weinhold, F. “Intermolecular interactions from a natural bond orbital, donor-acceptor viewpoint”, Chem. Rev., vol. 88, pp. 899–926, 1988.
• [11] Bauernschmitt, R., Ahlrichs, R. “Treatment of electronic excitations within the adiabatic approximation of time dependent density functional theory,” Chem. Phys. Lett., vol. 256, pp. 454–464, 1996.
• [12] Stratmann, R. E., Scuseria, G. E., Frisch, M. J. “An efficient implementation of time-dependent density-functional theory for the calculation of excitation energies of large molecules,” J. Chem. Phys., vol. 109, pp. 8218–8224, 1998.
• [13] Weinhold, F., Landis, C. R. Valency and Bonding. A Natural Bond Orbital Donor-Acceptor Perspective. Cambridge University Press: New York, 2005.
• [14] Kuş, N., Sagdinc, S., Fausto, R. “Infrared spectrum and UV-induced photochemistry of matrix isolated 5-Hydroxyquinoline,” J. Phys. Chem. A, vol. 119, pp. 6296-6308, 2015.