Квантово-химический расчет производной салициловой кислоты с пиримидином

Quantum chemical calculation of salicylic acid derivative with pyrimidine
Цитировать:
Ниязов Л.Н., Бахромов Х.К. Квантово-химический расчет производной салициловой кислоты с пиримидином // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. № 3 (69). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/8991 (дата обращения: 30.10.2020).
Прочитать статью:

Авторы выражают благодарность профессору ВолгМУ А.К.Брелю

 

АННОТАЦИЯ

В статье приведены результаты квантово-химических расчетов проведенных  для выяснения пространственной, а также электронной структуры 1,3-Бис(4-метоксибензоил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона. Выявлено, что заряды азота в пиримидиновом остатке практически одинаковы (-1,156 и -1,160). При этом у углеродов связывающих метоксибензоиловые остатки с азотом заряды отличаются 0,702 и 0,948. Это, по-видимому, связано с кислород-кислородным взаимодействием. Результаты исследования показывают сложный характер взаимодействия атомов в молекуле.

ABSTRACT

The article presents the results of quantum chemical calculations carried out to elucidate the spatial as well as electronic structure of the 1,3-Bis(4-methoxybenzoyl)pyrimidine-2,4(1H,3H)dione. It was revealed that the nitrogen charges in the pyrimidine residue are almost the same (-1.156 and -1.160). At the same time, for carbons bonding methoxybenzoyl residues with nitrogen, the charges differ 0.702 and 0.948. This, apparently, is associated with oxygen-oxygen interaction. The results of the study show the complex nature of the interaction of atoms in a molecule.

 

Ключевые слова: квантово-химический расчет, молекула, заряд, пиримидин, салициловая кислота, соединение, структура.

Keywords: quantum chemical calculation, molecule, charge, pyrimidine, salicylic acid, compound, structure.

 

Обычно синтез новых потенциальных лекарственных средств и препаратов из сложных органических молекул осуществляется многоступенчатыми химическими реакциями. В последнее время актуальной является получение соединений на основе существующих биологически активных соединений или соединений во фрагменты, которых входят лекарственные молекулы. При этом обращается внимание на создание структур с фармакологическими свойствами. Данный путь обладает рядом преимуществ, так как соединения входящие в состав этих молекул являются промышленно доступными и их реализация в фармацевтической промышленности является достаточно простой [1].

Так как в молекулах этих веществ имеются фрагменты амидных и простых эфирных связей они могут легко расщепляются в организме под действием ферментов. Тем самым, эти молекулы могут либо оказывать самостоятельное фармакологическое действие после доставки их к соответствующим органам в организме человека, либо усиливать действие друг друга, проявляя синергизм [1]. Тем самым попадая в организм эти вещества, могут проявить определенную активность. Как известно, подобные вещества проявляют непредсказуемые виды биологической активности, которые зачастую связаны с методикой и условий синтеза, степенью очистки и т.д.

Известно что, производные 4-гидроксибензойной кислоты обладают антимикробным действием, также была доказана противоопухолевая активность ее производных [2]. Производные 4-гидроксибензойной кислоты с гетероциклическими соединениями и их соли применяются в качестве препаратов, способствующих выведению мочевой кислоты из организма [3].  Авторы в [4] указывают, что 1,3-Бис(4-метоксибензоил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дион обладает разрывающую поперечные сшивки гликированных белков активностью и может найти применение при лечении диабета и болезней, связанным со старением и нейродегенеративной амилоидной болезнью, такой как болезнь Альцгеймера. Это в свою очередь указывает на актуальность и перспективность дальнейших исследований данного вещества. Исходя из этого, нами впервые были изучены квантово-химические параметры производной гидроксибензойной кислоты на примере конкретного вещества, 1,3-Бис(4-метоксибензоил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дион. Для вычислений использовали программное обеспечение GaussView.

Из полученных результатов квантово-химических расчетов молекулы 1,3-Бис(4-метоксибензоил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дион видно, что несмотря на то что порядок окружения атомами кислородов в азотах пиримидиновом остатке отличается, заряды азота в практически одинаковы (-1,156 и -1,160). При этом у углеродов связывающих метоксибензоиловые остатки с азотом заряды отличаются 0,702 и 0,948. Это, по-видимому, связано с кислород-кислородным взаимодействием у азота 3 пирмидинового остатка. Так как заряды кислородов у углерода 4 пиримидина (-0,513), а у побочного карбонильного углерода заряд кислорода (-0,525). Максимальный заряд наблюдается у карбонильного углерода связанного с первым азотом пиримидина (0,948). В этом случае, из рисунка 1в можно наблюдать образование внутримолекулярной водородной связи.

 

(а)

(б)

(в)

Рисунок 1. 3D структура (а), распределение зарядов (б) и электронная плотность (в) молекулы 1,3-Бис(4-метоксибензоил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона

 

Кроме этого можно увидеть наименьший положительный заряд углерода в молекуле пирмидина у С2 (1,258). Также в связанном с азотом 1 пиримидина в метоксибензоиле, во втором углероде водород имеет наивысший положительный заряд 0,474. Из рисунка 1в видно, что этот водород образует внутримолекулярную водородную связь и более близко находится относительно аналогичного водорода соседнего метоксибензоила, хотя электронная плотность кислорода направлена на отдаленный водород. Это в свою очередь связано с выгодой с точки зрения энергии конформации молекулы.

Таким образом, проведенные квантово-химические расчеты молекулы 1,3-Бис(4-метоксибензоил)пиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона показывают сложный характер взаимодействия атомов, что подтверждает ее фармакологическую активность. Вычисленная квантово-механическая структура молекулы указывает на хелатообрузующую способность вещества, что подтверждается в исследованиях [4].

 

Список литературы:
1. Лисина С. В. Синтез и исследование свойств производных салициловой кислоты // Автореф. дисс. канд. хим. наук. – Волгоградский ГПУ: Волгоград. – 2009.
2. Пат. US 5153353, A61K 31/19; A61K 31/235; A61P 3/06; C07C 51/353; C07C 65/21; C07C 65/24; C07C 69/92; C07D 317/24; C07D 319/00. p-Оxybenzoic acid derivatives, process for the preparation thereof and use thereof as drug / Friedemann R. [et al.]; Klinge Pharma GmbH, Munich.-1992.
3. Пат. US 8367843, A61K 31/428; C07D 277/62. Phenol derivative / Kobashi S. [et al.]; Fuji Yakuhin Co., Ltd. Japan. – 2013.
4. Брель А. и др. 1,3-Бис(4-метоксибензоил) пиримидин-2,4(1Н, 3Н)-дион, обладающий разрывающей поперечные сшивки гликированных белков активностью. – 2017.

 

Информация об авторах

PhD, заведующий кафедрой медицинской химии, Бухарский государственный медицинский институт, Узбекистан, г. Бухара

PhD, Head of the  Medical Chemistry Department, Bukhara State Medical Institute, Uzbekistan. Bukhara

соискатель, ассистент кафедры медицинской химии, Бухарский государственный медицинский институт, Узбекистан, г. Бухара

Applicant, Assistant, Medical Chemistry Department, Bukhara State Medical Institute, Uzbekistan, Bukhara

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top