ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОГО ПРЕПАРАТА ФЕНИБУТ

АННОТАЦИЯ

Современным методом квантовой химии изучено электронное строение препарата Фенибут, широко применяемого при нервных расстройствах живого организма. Установление реакционной способности может помочь в изучении биологической активности.

ABSTRACT

The electronic structure of the drug Phenibut, which is widely used in nervous disorders of a living organism, has been studied by the modern method of quantum chemistry. Establishing reactivity can help in the study of biological activity.

Ключевые слова: фенибут, нервные расстройства, биологическая активность, квантово-химический расчет, метод DFT-D3LYP, геометрия молекулы, электронная структура.

Keywords: phenibut, nervous disorders, biological activity, quantum-chemical calculation, DFT-D3LYP method, geometry, electronic structure.

Объектом данного исследования является Фенибут (β-фенил-γ-аминомасляная кислота) 1, биологически активное вещество, производное γ -аминомасляной кислоты. Активен в отношении A- и B- рецепторов γ-аминомасляной кислоты, а также рецепторов фенилэтиламина [1]. Биологическая активность молекулы определяется нахождением в молекуле ароматического кольца и двух важных функциональных групп для живых организмов: карбоксильной и аминогрупп. Препарат зарегистрирован в медицинской практике как анксиолитическое и ноотропное средство; его применяют при различных нервных расстройствах, таких как беспокойство, бессонница, посттравматический стресс, депрессия, заикание и др. [1, 2].

Представляет большой теоретический интерес изучение перераспределения с высокой точностью электронных зарядов на атомах, которое обусловливает реакционную способность вещества.

Нами использован квантово-химический метод B3LYP с базисным набором 3-21G, использованный нами ранее для исследования гетероароматических систем [3-6]. В ходе расчетов все геометрические параметры молекулы были подвергнуты полной оптимизации. Полученные численные данные представлены в тысячных единицах, для удобства сопоставления и точного вывода результатов.

Ароматическая группа в оптимизированной молекуле имеет плоскую форму, о чем свидетельствуют рассчитанные торсионные углы ароматического фрагмента. На рисунке 1, показана условная нумерация и перераспределение атомных зарядов в молекуле фенибут в схематичном виде, для удобства анализа данных.

Рисунок 1. Нумерация атомов и распределение заряда на атомах в молекуле

Например, торсинные углы углеродного скелета этой группы τ(C6-C1-C2-C3), τ(C1-C2-C3-C4), τ(C2-C3-C4-C5) и τ(C4-C5-C6-C7) соответственно равны -0.116^о, -0.236^о, 0.059^о и 0.472^о; а также ароматические атомы водорода тоже лежат в этой плоскости. Их торсионные углы τ(C6-C1-C2-H), τ(C1-C2-C3-H), τ(C2-C3-C4-H), τ(C3-C4-C5-H) и (C4-C5-C6-H) соответственно равны -178.320^о, 179.975^о, -179.993^о, -179.800^ои 178.892^о, которые свидетельствуют об ароматичности кольца.  

Таблица 1.

Заряды на атомах, длина связей и валентные углы молекулы Фенибут

Согласно табличным данным, атомы кислорода O10, O11, карбоксильной группы и атом азота N13 аминогруппы несут максимальные отрицательные заряды равные -0.478е, -0.547е и -0.651е, соответственно.

ВЗМО                                                            НСМО

Рисунок 2. Граничные Орбитали (ГО) молекулы

Энергия ГО Фенибута составляет: Е_ВЗМО = -0,217эВ, Е_НСМО = 0,004эВ. Энергетическая щель между ГО равна ∆Е_ГО = 0, 221эВ < 1эВ. В целом, распределение зарядов (см. таблицу) и вид ГО (Рис. 2.) указывают на высокую реакционную способность реагентов в отношении к аминогруппе и карбоксильной группам, согласно зарядового и орбитального типа контроля реакций.

Список литературы:

1. Matthew I. Hardman, Juraj Sprung, Toby N. Weingarten.// Bosnian Journal of Basic Medical Sciences. — 2019. — Vol. 19, No. 2. — С. 125–129.
2. Аскаров И.Р., Исаев Ю.Т., Махсумов А.Г., Киргизов Ш.М. Органическая химия. / Т.: изд-во Г. Гулям. - 2012. -  608 с.
3. M.J.F. Frisch and etc. / Gaussian 98. Revision A.5, Gaussian Inc.- Pittsburg (PA), 1998.
4. И.Р. Аскаров, Ш.М.Киргизов, М.Х. Мамарахмонов, С.А. Алимбоев. Синтез и квантово-химическое изучение реакции ацетилферроцена с изомерами аминобензойной кислоты. / Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. № 1(67). Стр 42-44.
5. М.Х. Мамарахмонов, Л.И. Беленький, А.М. Джураев, Н.Д. Чувылкин, И.Р. Аскаров. Квантово-химическое изучение производных ферроцена. Сообщение 1. Реакции арилирования с аминобензойными кислотами // Изв. АН. Сер. хим. – Москва, 2017. - №4. С. 721-723.
6. М.Х. Мамарахмонов, Л.И. Беленький, Н.Д. Чувылкин, И.Р. Аскаров Квантово-химическое изучение производных ферроцена. Сообщение 2. Реакции арилирования с аминофенолами // Изв. АН. Сер. хим. – Москва, 2017. - №4. С. 724-726.