МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ СПЕКТРОВ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ КВАНТОВО-МЕХАНИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Предмет исследования. Предложен метод моделирования инфракрасных спектров наиболее распространенных лекарственных веществ (водорода пероксид, глицин, пиразинамид, натрия оксибутират, галотан). Поставлена задачавыявить возможность замены экспериментальных методов измерения спектров лекарственных веществ их квантово-механическими моделями. Метод. В работе использована группа методов, относящихся к квантово-механическим: полуэмпирические методы, ограниченный метод Хартри–Фока, метод теории функционала плотности. Оценка точности результатов проведена по базе данных SpectralDatabaseforOrganicCompounds(SDBS). Основные результаты. Проведен расчет спектров образцов из перечня жизненно необходимых и важнейших лекарственных препаратов. Полученные результаты продемонстрировали возможность использования методов компьютерного моделирования наряду с экспериментальными исследованиями. Показано, что реальную картину спектра в исследуемой области инфракрасных частот (от 500 до 4000 см^–1) можно получить как композицию спектров, рассчитанных различными методами. Наиболее близкие значения к экспериментальным результатам показали полуэмпирические методы и метод теории функционала плотности. Практическая ценность.Полученные данные представляют интерес для специалистов фармацевтической промышленности при дополнительной оценке качества выпускаемых препаратов.

1. Об утверждении перечня жизненно необходимых и важнейших лекарственных препаратов для медицинского применения на 2017 год: распоряжение Правительства РФ от 28 декабря 2016 г. № 2885-р [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://government.ru/docs/25924/, свободный. Яз. рус.
2. Gaussian. Expanding the Limits of Computational Chemistry [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://gaussian.com/, свободный. Яз. англ.
3. Roothaan C.C.J. New development in molecular orbital theory // Reviews of Modern Physics. 1951. V. 23. N 2. P. 69–89. doi: 10.1103/RevModPhys.23.69
4. Dewar M.J.S., Zoebisch E.G.., Healy E.F., Stewart J.J.P. Development and use of quantum mechanical molecular models. 76. AM1: a new general purpose quantum mechanical molecular model // Journal of the American Chemical Society. 1985. V. 107. N 13. P. 3902–3909. doi: 10.1021/ja00299a024
5. Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods I. Method // Journal of Computational Chemistry. 1989. V. 10. N 2. P. 209–220. doi: 10.1002/jcc.540100208
6. Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods V: Modification of NDDO approximations and application to 70 elements // The Journal of Molecular Modeling. 2007. V. 13. N 12. P. 1173–1213. doi: 10.1007/s00894-007-0233-4
7. Pople J.A., Nesbet R.K. Self-consistent orbitals for radicals // Journal of Chemical Physics. 1954. V. 22. N 3. P. 571–572. doi: 10.1063/1.1740120
8. Hohenberg P., Kohn W. Inhomogeneous electron gas // Physical Review. 1964. V. 136. N 3B. P. B864–B871. doi: 10.1103/PhysRev.136.B864
9. Kohn W., Sham L.J. Self-consistent equations including exchange and correlation effects // Physical Review. 1965. V. 140. N 4A. P. A1133–A1138. doi: 10.1103/PhysRev.140.A1133
10. Hehre W.J., Ditchfield R., Pople J.A. Self-consistent molecular orbital methods. 12. Further extensions of Gaussian-type basis sets for use in molecular-orbital studies of organic-molecules // The Journal of Chemical Physics. 1972. V. 56. N 5. P. 2257–2261. doi: 10.1063/1.1677527
11. Henre W.J., Stewart R.F., Pople J.A. Self-consistent molecular-orbital method. I. Use of Gaussian expansions of slater-type atomic orbitals // The Journal of Chemical Physics. 1969. V. 51. N 6. P. 2657–2664. doi: 10.1063/1.1672392
12. Becke A.D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange // The Journal of Chemical Physics. 1993. V. 98. N 7. P. 5648–5652. doi: 10.1063/1.464913
13. Lee C., Yang W., Parr R.G. Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density // Physical Review B. 1988. V. 37. N 2. P. 785–789. doi: 10.1103/PhysRevB.37.785
14. Binkley J.S., Pople J.A., Hehre W.J. Self-consistent molecular-orbital method. 21. Small split-valence basis sets for first-row elements // Journal of the American Chemical Society. 1980. V. 102. N 3. P. 939–947. doi: 10.1021/ja00523a008
15. Thom H., Dunning Jr. Gaussian basis sets for use in correlated molecular calculations. I. The atoms boron through neon and hydrogen // The Journal of Chemical Physics. 1989. V. 90. N 2. P. 1007–1023. doi: 10.1063/1.456153
16. Shimanouchi T. Tables of molecular vibrational frequencies. Consolidated volume II // Journal of Physical and Chemical Reference Data. 1977. V. 6. N 3. P. 993–1102. doi: 10.1063/1.555560
17. Huber K.P. Herzberg G.. Constants of diatomic molecules. In: Molecular Spectra and Molecular Structure. NY: Van Nostrand Reinhold, 1979. P. 8–689. doi: 10.1007/978-1-4757-0961-2_2
18. OriginLab – Data Analysis and Graphing Software. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.originlab.com/, свободный. Яз. англ.
19. Spectral Database for Organic Compounds SDBS [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://sdbs.db.aist.go.jp, свободный. Яз. англ.
 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License