Квантово-химическая оценка селективности полиимида с отпечатками глицина

Аннотация

В работе методом квантово-химического моделирования проведена оценка взаимодействия молекулярно-импринтированных полимеров (МИП) на основе полиимида с аминокислотами. Исход-ным материалом для синтеза МИП являлась полиамидокислота (ПАК), представляющая собой сополи-мер 1,2,4,5-бензолтетракарбоновой кислоты с 4,4′-диаминодифенилоксидом. Компьютерное моделиро-вание структур и вычисление энергий проводили с использованием программы Gaussian 09 гибридным методом функционала плотности B3LYP в базисе 6-31G (d, p) с коррекцией ошибки суперпозиции ба-зисных наборов.
Для описания строения кластера глицина с водой были проведены расчеты комплексов глицин-5H₂O без и в присутствии растворителя. Установлено, что образующийся комплекс имеет меньшие размеры в отсутствие растворителя чем в его присутствии. Наличие растворителя уменьшает энергии Н-связей и «расщепляет» гидратную оболочку. Построены предполимеризационные комплексы для установления особенностей межмолекулярных взаимодействий между полиамидокислотой и глици-ном. По сравнению с гидратированной структурой глицина наличие звеньев ПАК в комплексах nПАК-5H₂O-глицин приводит к уменьшению интенсивности взаимодействия между глицином и водой. Ана-лиз длин связей показал, что при добавлении второго звена ПАК наблюдается ослабление Н-связей между темплатом и водой. При этом количество Н-связей между звеньями ПАК и водой увеличивается. Можно предполагать, что чем больше число звеньев ПАК взаимодействует с глицином через воду, тем легче темплат будет удаляться из предполимеризационных комплексов и оставлять свой отпечаток в МИП.
При оценке особенности взаимодействия МИП-глицин с глицином и родственными аминокис-лотами установлено, что МИП обладает лучшей распознающей способностью к глицину, который был темплатом при синтезе полимера. В работе также были рассчитаны энергии повторного связывания отпечатка с глицином в формах аниона и катиона. Установлено, что энергия повторного связывания МИП с глицином в биполярной форме больше, чем в катионной и анионной формах, так как при син-тезе молекулярно-импринтированных полимеров использовали глицин в биполярной форме.
Показано, что при оценке взаимодействия МИП с отпечатками глицина наблюдается удовле-творительное согласование экспериментальных результатов (IF-импринтинг фактор) с квантово-хими-ческими расчетами