CC BY
1
Известия Алтайского государственного университета. 2024. № 1 (135). С. 11-18. Izvestiya of Altai State University. 2024. No 1 (135). Р. 11-18.
физика
Научная статья
УДК 538.915:539.21
DOI: 10.14258/izvasu(2024)1-01
Кристаллическая и электронная структура галогенидов ацетилхолина
Кирилл Алексеевич Гордиенко1, Алексей Болеславович Гордиенко2, Юрий Николаевич Журавлев3
кемеровский государственный университет, Кемерово, Россия, gordie-kirill@rambler.ru
2Кемеровский государственный университет, Кемерово, Россия, gordi@kemsu.ru 3Кемеровский государственный университет, Кемерово, Россия, zhur@kemsu.ru
PHYSICS
Original article
Crystal and Electronic Structure of Acetylcholine Halides
Kirill A. Gordienko1, Aleksei B. Gordienko2, Yury N. Zhuravlev3
1Kemerovo State University, Kemerovo, Russia, gordie-kirill@rambler.ru 2Kemerovo State University, Kemerovo, Russia, gordi@kemsu.ru 3Kemerovo State University, Kemerovo, Russia, zhur@kemsu.ru
В работе с использованием первопринципных методов с учетом дисперсионных взаимодействий исследуются структурные и электронные характеристики биологически активных соединений на примере галогенидов ацетилхолина (ACh-Hal, Hal Cl, Br). Первоначально для молекулярной формы ACh получена картина распределения электростатического потенциала, анализ которой позволил определить оптимальную геометрию присоединения атомов галогенов в области метильных и метиленовой групп, окружающих атом азота. Это позволило объяснить основные особенности упаковки ACh-Hal в кристаллической фазе (орторомбический ACh-Cl, P212121, моноклинный ACh-Br, P21), для которых были получены параметры оптимизированной геометрии и основные характеристики электронной структуры, включая координаты атомов, значения валентных и торсионных углов, зонные структуры, значения ширины запрещенной зоны, полные и проектированные плотности состояний, а также карты распределений электронной плотности. Ключевые слова: теория функционала плотности, молекулярные кристаллы, галогениды ацетилхолина, зонная структура, плотность состояний
© Гордиенко К.А., Гордиенко А.Б., Журавлев Ю.Н., 2024
The paper investigates the structural and electronic characteristics of biologically active compounds on the example of acetylcholine halides (ACh-Hal, Hal=Cl, Br) using the first-principle methods with consideration of dispersion interactions. Initially, the electrostatic potential distribution map of the ACh molecular form was obtained and analyzed. It helped determine the optimal attachment geometry of halogen atoms at the area of methyl and methylene groups surrounding the nitrogen atom. Also, it further enabled the explanation of the main features of ACh-Hal packing in the crystalline phase (orthorhombic ACh-Cl, P212121, monoclinic ACh-Br, P2t). For this case, the optimized geometry parameters and the main characteristics of the electronic structure were obtained, including atom coordinates, valence and torsion angles, energy band structure and gaps, total and projected densities of states, and electron density distribution maps. Keywords: density functional theory, molecular crystals, acetylcholine halides, band structure, density of states
Для цитирования: Гордиенко К.А., Гордиенко А.Б., Журавлев Ю.Н. Кристаллическая и электронная структура галогенидов ацетилхолина // Известия Алтайского государственного университета. 2024. № 1 (135). С. 11-18. DOI: 10.14258/izvasu(2024)1-01.
Введение
Ацетилхолин, CH3COO(CH2)2N(CH3)3, четвертичное аммониевое основание (ACh), является довольно распространенным в природе биологически активным соединением, имеющим достаточно широкий круг физиологического действия [1-5] как активный компонент центральной и периферической нервной системы, оказывающий влияние, в том числе и на процессы формирования памяти и обучение. Как первый нейромедиатор ACh был открыт в опытах [6] по исследованию влияния электрических импульсов на изменение частоты сердечного ритма и до настоящего времени продолжает оставаться объектом исследований в различных областях биохимии, медицины и физиологии [7-13].
К наиболее ранним работам по определению параметров кристаллической структуры ACh-Hal относится [14], где методами рентгеноструктурного анализа исследован ACh-Br и определены пространственная группа симметрии (P2t, Z=4), значения постоянных решетки, координаты атомов, построены карты распределения электронной плотности, а также отмечено, что для иона ацетилхолина возможны две структурные формы: протяженная и кольцевая. Дополнительные исследования [15] показали, что ACh-Br следует отнести к моноклинной системе (P2j/n), также с четырьмя формульными единицами. Для ацетилхолина хлорида соответствующие исследования выполнены, в том числе и методами трехмерной дифрактометрии, в работах [16, 17], где показано, что ACh-Cl принадлежит к орторомбической системе (P212121, Z=4) с левосторонней транс-конформацией, и получены близкие значения для остальных кристаллографических параметров. Результаты более поздних исследований ACh-Hal, например [18-23], относятся в основном к изучению особенностей колебательных спектров и их соотнесению с экспериментальными данными, что, в отличие от галогени-дов холина [24], оставляет открытым ряд вопросов, связанных как с уточнением параметров кристаллической структуры, так и описанием особенностей электронного строения ACh-Hal, которые определяют цель настоящей работы.
Методы исследований
Расчеты электронной структуры выполнялись в рамках теории функционала плотности [25, 26] в градиентном приближении [27] (PBE) для описания эффектов электронного обмена и корреляций. Оптимизация геометрии и расчет электронной
For citation: Gordienko K.A., Gordienko A.B., Zhuravlev Yu.N. Crystal and Electronic Structure of Acetylcholine Halides. Izvestiya of Altai State University. 2024. No 1 (135). P. 11-18. (In Russ.). DOI: 10.14258/izvasu(2024)1-01.
структуры молекулярных ACh и ACh-Hal выполнялись с использованием программного комплекса NWChem [28] в полноэлектронном гауссовом базисе 6-311G**, для кристаллических фаз применялся пакет CRYSTAL-17 [29] с полноэлектронным гауссовым базисом для атомов водорода, углерода, азота, кислорода и псевдопотенциальным базисом HAYWLC-31G [30, 31] для хлора и брома. Для вычисления интегралов по зоне Бриллюэна использовалась k-сетка Монхорста-Пака [32] с размерностью 2x2x2. Дисперсионные взаимодействия во всех случаях учитывались в рамках полуэмпирической схемы DFT+D3 [33, 34].
Структурные параметры, которые использовались как начальные для оптимизации геометрии кристаллов, для ACh-Cl взяты из [20, 35] (P212121, a=9,890 А, b=5,324 А, с=6,302 А, Z=4), а также из [15] для ACh-Br (P21, a=10,966, b=13,729, c=7,159, /3=108,18°).
Результаты и обсуждение
На рисунке 1 приведены структура молекулярного комплекса ACh-Hal, рис. 1(а), и фрагмент кристаллической структуры (ACh-Cl), рис. 1(в). Для объяснения наблюдаемой координации атомов в кристаллах ACh-Hal рассмотрена простая электростатическая модель взаимодействия на основе исследования карты распределения электростатического потенциала (MEP) катиона ACh+, рисунок 1(б). Как видно, наиболее оптимальными положениями для присоединения галогена являются области в окрестности двух метильных и метиленовой групп ACh, где наблюдается характерный для концевых атомов водорода дефицит электронного заряда (на рис. 1(б) выделен синим цветом), более значительный, чем для других аналогичных областей. Для проверки устойчивости предполагаемой конфигурации ACh-Hal были выполнены расчеты оптимальной геометрии молекулярного ACh-Hal с размещением атомов галогенов в указанных позициях. Начальная геометрия оценивалась методом силового поля, а оптимизированные значения для основных параметров, определяющих относительное расположение основных структурных единиц, приведены в таблице 1 вместе с соответствующими кристаллическими данными (в случае ACh-Br показаны значения для ближайшей к атому брома молекулы ACh). Как видно, значения длин связей Hal — H и Hal — N в молекуле близки к аналогичным в кристалле и имеют одинаковый характер изменений. Все молекулярные параметры по величине меньше кристаллических, что является отражением хорошо из-
Рис. 1. Молекулярный комплекс ЛСЬ-На1 (а), электростатический потенциал ЛСЬ (б), кристаллическая структура ЛСЬ-С1) (в)
вестного эффекта уменьшения длин связей, которое может достигать 10-15 % при образовании кристалла. В таблице 2 приведены оптимизированные параметры решетки ЛСЬ-На1, которые в целом находятся в хорошем согласии с соответствующими экспериментальными данными и расчетами других авторов,
а отличия, в среднем составляющие порядка 1.6 %, могут быть связаны с как с собственной точностью метода расчета (ЭБТ, РБЕ+Э3), так и с влиянием температурных эффектов, которые в настоящей работе не учитывались.
Таблица 1
Оптимизированные координационные параметры атомов галогенов в ЛСЬ-На1 (А)
Связь Молекула Кристалл
ЛСЬ-С1 ЛСЬ-Бг ЛСЬ-С1 ЛСЬ-Бг
На1 — Н (СН3) 2.32 2.46 2.64 2.87
На1 — Н (СН2) 2.32 2.48 2.77 3.01
На1 — Н (СН3) 2.43 2.56 2.55 2.79
На1 — N 3.53 3.69 3.88 4.16
Таблица 2 Постоянные решетки ЛСЬ-На1
а, А Ь, А с, А в, °
ЛСЬ-С1 (Р212121)
Наст. расчет 9.765 15.217 6.274 90.00
[20, 35] 9.890 15.324 6.302 90.00
[36] 9.930 15.260 6.280 90.00
[17] 10.070 15.511 6.380 90.00
ЛСЬ-Бг (Р21)
Наст. расчет 10.883 13.304 7.077 109.21
[13] 11.100 13.670 7.180 110.00
[15] 10.996 13.729 7.159 108.18
На рисунке 2 показаны зонные структуры ЛСЬ-На1 в интервале энергий -4.0-8.0 эВ относительно вершины валентной зоны, энергия которой принята за ноль. Как видно, электронная структура в ва-
лентной области представлена группой зон сильно локализованных молекулярных состояний катиона ЛСЬ+ с очень малой дисперсией, которым на картине полной плотности состояний соответству-
ют практически бесструктурные пики. Галогениды ацетилхолина являются диэлектриками с близкими значениями ширины запрещенной зоны, составляющей 4.734 эВ (прямая) в ЛСЬ-С1 и 4.405 эВ (непрямая) в ЛСЬ-Бг, которые близки к значениям разности энергий ДЕномо шмо молекулярных комплексов, равных 3.28 и 3.02 эВ соответственно для хлорида и бромида, что дает оценку влияния кристаллического поля порядка 1.5 эВ.
Наиболее интересной особенностью области свободных состояний ЛСЬ-На1 в интервале энергий до 8.0 эВ является очень узкая энергетическая полоса состояний, отделенная промежутком порядка 2.0 эВ от непрерывного спектра. Отметим, что указанная осо-
бенность, которая также наблюдается, например, на энергетических спектрах ионно-молекулярных кристаллов азидов или нитратов металлов (МеШ, МеМОЗ), указывает на возможность присутствия эффектов, обусловленных сильным электрон-дырочным взаимодействием, и экситонный характер возбужденных состояний в ЛСЬ-На1. Детали распределения атомных состояний позволяет получить проектированная плотность состояний, рисунок 2(в), анализ которой показывает, что самая верхняя валентная зона шириной порядка 0.4 эВ практически полностью построена из р-состояний атомов галогенов, а следующая за ней узкая полоса формируется также практически полностью р-состояниями атомов кислорода,
Рис. 2. Зонная структура ACh-Cl (a), ACh-Br (б), полная и проектированная плотность состояний ACh-Cl (в)
Рис. 3. Распределение электронной плотности в ACh-Cl
входящими в гидроксильные группы, которые также дают вклады с заметными значениями на глубине 1.5 и 2.5 эВ. В области ниже -3.0 эВ основными являются вклады атомов азота и суммарные атомов углерода и водорода, входящие в состав метильной и метиле-новой групп. Состояния зоны проводимости являются смешанными с примерно одинаковыми вкладами всех атомов ацетилхолин катиона, при этом область непрерывного спектра формируется молекулярными состояниями групп СН2 и СН3 с участием состояний атомов азота.
На рисунке 3 показано распределение электронной плотности ЛСЬ-С1 в плоскости, проходящей через атомы хлора. Как видно, электронный заряд полностью локализован на атомах галогенов, имеющих практически сферическую форму, а также в области молекулярных катионов, что указывает на преимущественно ионный характер связи в галогенидах ацетилхолина. На рисунке 3 также можно наблюдать детали формирования ковалентных связей, что проявляется, в частности, в форме электронных облаков групп СН2 и СН3, а также водородных связей типа На1-Н — С, что проявляется как слабая деформация сферического заряда атома галогена в виде заметной
перетяжки общего контура плотности, объединяющего его с катионом.
заключение
В настоящей работе в рамках теории функционала плотности с учетом дисперсионных взаимодействий по схеме 0БТ+03 впервые выполнены расчеты структурных и электронных характеристик кристаллических галогенидов ацетилхолина. Определена оптимальная геометрия расположения атомов галогенов, которая обеспечивает стабильность наблюдаемых кристаллических структур ЛСЬ-На1 и хорошее согласие экспериментальных и расчетных значений основных кристаллографических параметров. Анализ электронной структуры ЛСЬ-На1 показал, что данные соединения являются диэлектриками с шириной запрещенной зоны 4.734 (хлорид), 4.405 эВ (бромид) и сложной структурой электронных состояний, а по типу химической связи относятся к преимущественно ионным кристаллам. Полученные данные могут служить основой для дальнейшего прогнозирования свойств биологически активных соединений, а также целенаправленного поиска их аналогов с близкими характеристиками.
Библиографический список
1. Deakyne C.A, Meot-Ner M. Ionic Hydrogen Bonds in Bio-energetics. 4. Interaction Energies of Acetylcholine with Aromatic and Polar Molecules // Journal of the American Chemical Society. 1999. Vol. 121 (7). P. 1546-1557. DOT: 10.1021/ja982549s
2. Maltsev V.A., Lakatta E.G. A Novel Quantitative Explanation for the Autonomic Modulation of Cardiac Pacemaker Cell Automaticity via a Dynamic System of Sarcolemmal and Intracellular Proteins // American Journal of Physiology — Heart and Circulatory Physiology. 2010. Vol. 298 (6). P. H2010-H2023. DOI: 10.1152/ajpheart.00783.2009
3. Van Borren M.M.G.J., Verkerk A.O., Wilders R., Hajji N., Zegers J.G., Bourier J., et al. Effects of Muscarinic Receptor Stimulation on Ca2+ Transient, cAMP Production and Pacemaker Frequency of Rabbit Sinoatrial Node Cells // Basic Research in Cardiology. 2009. Vol. 105 (1). P. 73-87. DOI: 10.1007/s00395-009-0048-9
4. Verkerk A.O., Remme C.A., Zebrafish: A Novel Research Tool for Cardiac (Patho)Electrophysiology and Ion Channel Disorders // Frontiers in Physiology. 2012. Vol. 3 (255). P. 1-9. DOI: 10.3389/fphys.2012.00255
5. Tarasova O.L., Ivanov V.I., Luzgarev S.V., Lavryashina M.B., Anan'ev V. A. Choline Intake Effects on Psychophysiological Indicators of Students in the Pre-exam Period // Foods and Raw Materials. 2021. Vol. 9 (2). P. 397-405. DOI: 10.21603/23084057-2021-2-397-405
6. Loewi O. Quantitative and Qualitative Studies on the Sympathetic Substance // Pflugers Archiv — European Journal of Physiology. 1936. Vol. 237. P. 504-517. (In Ger.).
7. Sletten D.M., Nickander K.K., Low P.A.. Stability of Acetylcholine Chloride Solution in Autonomic Testing // Journal of the Neurological Sciences. 2005. Vol. 234 (1-2). P. 1-3. DOI: 10.1016/j.jns.2005.02.007
8. de Almeida Neves P.A.A., Silva E.N., Beirao P.S.L. Microcalorimetric Study ofAcetylcholine and Acetylthiocholine Hydrolysis by Acetylcholinesterase // Advances in Enzyme Research. 2017. Vol. 5. P. 1-12. DOI: 10.4236/aer.2017.51001
9. Drudi F.M., Lima C., Freitas L., Yogi M., Nascimento H., Belfort R. Acetylcholine Chloride 1% Usage for Intraoperative Cataract Surgery Miosis // Revista Brasileira de Oftalmologia. 2017. Vol. 76 (5). P. 247-249. DOI: 10.5935/0034-7280.20170051
10. Chapple-McGruder T., Leider J.P., Beck A.J., Castruc-ci B.C., Harper E., Sellers K., et al. Examining State Health Agency Epidemiologists and Their Training Needs // Annals of Epidemiology. 2017. Vol. 27 (2). P. 83-88. DOI: 10.1016/j. annepidem.2016.11.007
11. Fedotova M.V., Kruchinin S.E., Chuev G.N. Hydration Features of the Neurotransmitter Acetylcholine // Journal of Molecular Liquids. 2020. Vol. 304. P. 112757 (1-8). DOI: 10.1016/j.molliq.2020.112757
12. Chen Q., Yang L.-P., Li D-H, Zhai J., Jiang W., Xie X. Potentiometric Determination of the Neurotransmitter Acetylcholine with Ion-selective Electrodes Containing Oxatub[4]arenes as the Ionophore. Sensors and Actuators B: Chemical. 2021. Vol. 326. P. 28836 (1-8). DOI: 10.1016/j. snb.2020.128836
13. Bodur O.C., Hasanoglu Özkan E., ^olak Ö., Arslan H., Sari N., Di§li A., et al. Preparation of Acetylcholine Biosensor for the Diagnosis of Alzheimer's Disease // Journal of Molecular Structure. 2021. Vol. 1223. P. 129168 (1-8). DOI: 10.1016/j. molstruc.2020.129168
14. Sörum H. The Crystal and Molecular Structure of Acetyl Choline Bromide // Acta Chemica Scandinavica. 1959. Vol. 13. P. 345-359. DOI: 10.3891/acta.chem.scand.13-0345
15. Svinning T., Sörum H. A Reinvestigation of the Crystal Structure of Acetylcholine Bromide // Acta Crystallographica Section B — Structural Science, Crystal Engineering and Materials. 1975. Vol. B31. P. 1581-1586. DOI: 10.1107/ S0567740875005729
16. Allen K.W. Crystal Data of Acetylcholine Chloride // Acta Crystallographica. 1962. Vol. 15. P. 1052. DOI: 10.1107/ S0365110X62002741
17. Herdklotz J.K., Sass R.L. The Crystal Structure of Acetylcholine Chloride: A New Conformation for Ccetylcholine // Biochemical and Biophysical Research Communications. 1970. Vol. 40 (3). P. 583-588. DOI: 10.1016/0006-291X(70)90942-3
18. Derreumaux P., Wilson K.J., Vergoten G., Peticolas W.L. Conformational Studies of Neuroactive Ligands. 1. Force Field and Vibrational Spectra of Crystalline Acetylcholine // Journal of Physical Chemistry. 1989. Vol. 93. P. 1338-1350. DOI: 10.1021/j100341a033
19. Karakaya M., Ucun F. Spectral Analysis of Acetylcholine Halides by Density Functional Calculations // Journal of Structural Chemistry. 2013. Vol. 54 (2). P. 321-331. DOI: 10.1134/S0022476613020078
20. Pawlukojc A., Hetmanczyk L. INS, DFT and Temperature Dependent IR Studies of Dynamical Properties of Ace-tylcholine Chloride // Vibrational Spectroscopy. 2016. Vol. 82. P. 73-43. DOI: 10.1016/j.vibspec.2015.11.008
21. Swit P., Pollap A., Orzel J. Spectroscopic Determination of Acetylcholine (ACh): A Representative Review // Topics in Current Chemistry. 2023. Vol. 381 (16). P. 1-34. DOI: 10.1007/ s41061-023-00426-9
22. Allaa H.M. Spectroscopic Methods for Determination of Acetylcholine in Sagebrush Plant // Journal of Global Scientific Research. 2023. Vol. 8 (1). P. 2825-2835. DOI: 10.5281/jgsr.2023.7520720
23. Suzuki K., Katayama K., Sumii Y., Nakagita T., Suno R., Tsujimoto H., Iwata S., Kobayashi T., Shibata N. Kandori H. Vibrational Analysis of Acetylcholine Binding to the M2 Receptor // RSC Advances. 2021. Vol. 11. P. 12559-12567. DOI: 10.1039/d1ra01030a
24. Zhuravlev Y., Gordienko K., Dyagilev D., Luzgarev S., Ivanova S., Prosekov A. Structural, Electronic, and Vibrational Properties of Choline Halides // Materials Chemistry and
Physics. 2020. Vol. 246. P. 122787 (1-10). DOI: 10.1016/j. matchemphys.2020.122787
25. Hohenberg P., Kohn W. Inhomogeneous Electron Gas // Physical Review. 1965. Vol. 136 (3B) P. B864-B871. DOI: 10.1103/PhysRev. 136.B864
26. Kohn W., Sham L.J. Self-consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects // Physical Review. 1965. Vol. 140 (4A). P. A1133-A1138. DOI: 10.1103/PhysRev.140. A1133
27. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple // Physical Review Letters. 1997. Vol. 77 (18). P. 3865-3868. DOI: 10.1103/PhysRevLett.77.3865
28. Valiev M., Bylaska E.J., Govind N., Kowalski K., Straatsma T.P., van Dam H.J.J., Wang D., Nieplocha J., Apra E., Windus T.L., de Jong W.A. NWChem: a Comprehensive and Scalable Open-source Solution for Large Scale Molecular Simulations // Computer Physics Communications. 2010. Vol. 181 (9). P. 1477-1489. DOI: 10.1016/j.cpc.2010.04.018
29. Dovesi R., Saunders V.R., Roetti C., Orlando R., Zicovich-Wilson C.M., Pascale F., et al. CRYSTAL 17 User's Manual. Torino: Universita di Torino; 2017. P. 1-461.
30. Wadt W.R., Hay P.J. Ab Initio Effective Core Potentials for Molecular Calculations. Potentials for Main Group Elements Na to Bi // Journal of Chemical Physics. 1985. Vol. 82 (1). P. 284-298. DOI: 10.1063/1.448800
31. Hay P.J., Wadt W.R. Ab Initio Effective Core Potentials for Molecular Calculations. Potentials for Transition Metal Atoms Sc to Hg // Journal of Chemical Physics. 1985. Vol. 82 (1). P. 270-283. DOI: 10.1063/1.448799
32. Monkhorst H.J., Pack J.D. Special Points for Brillouin-zone Integrations // Physical Review B. 1976. Vol. 13 (12). P. 5188-5192. DOI: 10.1103/PhysRevB.13.5188
33. Grimme S., Antony J., Ehrlich S., Krieg H. A Consistent and Accurate Ab Initio Parametrization of Density Functional Dispersion Correction (DFT-D) for the 94 Elements H-Pu // Journal of Chemical Physics. 2010. Vol. 132. P. 154104 (1-19). DOI: 10.1063/1.3382344
34. Grimme S., Ehrlich S., Goerigk L. Effect of the Damping Function in Dispersion Corrected Density Functional Theory // Journal of Computational Chemistry. 2011. Vol. 32 (7). P. 1456-1465. DOI: 10.1002/jcc.21759
35. Frydenvang K., Jensen B. Conformational Analysis of Acetylcholine and Related Esters // Acta Crystallographica. Section B: Structural Science. 1996. Vol. B52 (1). P. 184-193. DOI: 10.1107/S0108768195007567
36. Al-Badr A.A., El-Obeid H.A. Acetylcholine Chloride: Physical profile // Profiles of Drug Substances, Excipients, and Related Methodology. 2005. Vol. 31. P. 1-19. DOI: 10.1016/ S0099-5428(04)31001-4
References
1. Deakyne C.A, Meot-Ner M. Ionic Hydrogen Bonds in Bioenergetics. 4. Interaction Energies of Acetylcholine with Aromatic and Polar Molecules. Journal of the Ameri-
can Chemical Society. 1999. Vol. 121 (7). P. 1546-1557. DOI': 10.1021/ja982549s
2. Maltsev V.A., Lakatta E.G. A Novel Quantitative Explanation for the Autonomic Modulation of Cardiac Pacemaker Cell Automaticity via a Dynamic System of Sarcolemmal and Intracellular Proteins. American Journal of Physiology — Heart and Circulatory Physiology. 2010. Vol. 298 (6). P. H2010-H2023. DOI: 10.1152/ajpheart.00783.2009
3. Van Borren M.M.G.J., Verkerk A.O., Wilders R., Hajji N., Zegers .JG., Bourier J., et al. Effects of Muscarinic Receptor Stimulation on Ca2+ Transient, cAMP Production and Pacemaker Frequency of Rabbit Sinoatrial Node Cells. Basic Research in Cardiology. 2009. Vol. 105 (1). P. 73-87. DOI: 10.1007/ s00395-009-0048-9
4. Verkerk A.O., Remme C.A., Zebrafish: A Novel Research Tool for Cardiac (Patho)Electrophysiology and Ion Channel Disorders. Frontiers in Physiology. 2012. Vol. 3 (255). P. 1-9 DOI: 10.3389/fphys.2012.00255
5. Tarasova O.L., Ivanov V.I., Luzgarev S.V., Lavryash-ina M.B., Anan'ev V.A. Choline Intake Effects on Psycho-physiological Indicators of Students in the Pre-exam Period. Foods and Raw Materials. 2021. Vol. 9 (2). P. 397-405. DOI: 10.21603/2308-4057-2021-2-397-405
6. Loewi O. Quantitative and Qualitative Studies on the Sympathetic Substance. Pflügers Archiv — European Journal of Physiology. 1936. Vol. 237. P. 504-517. (In Ger.).
7. Sletten D.M., Nickander K.K., Low P.A. Stability of Acetylcholine Chloride Solution in Autonomic Testing. Journal of the Neurological Sciences. 2005. Vol. 234 (1-2). P. 1-3. DOI: 10.1016/j.jns.2005.02.007
8. de Almeida Neves P.A.A., Silva E.N., Beirao P.S.L. Micro-calorimetric Study of Acetylcholine and Acetylthiocholine Hydrolysis by Acetylcholinesterase. Advances in Enzyme Research. 2017. Vol. 5. P. 1-12. DOI: 10.4236/aer.2017.51001
9. Drudi F.M., Lima C., Freitas L., Yogi M., Nascimen-to H., Belfort R. Acetylcholine Chloride 1% Usage for Intraoperative Cataract Surgery Miosis. Revista Brasileira de Oftalmologia. 2017. Vol. 76 (5). P. 247-249. DOI: 10.5935/00347280.20170051
10. Chapple-McGruder T., Leider J.P., Beck A.J., Castruc-ci B.C., Harper E., Sellers K., et al. Examining State Health Agency Epidemiologists and Their Training Needs. Annals of Epidemiology. 2017. Vol. 27 (2). P. 83-88. DOI: 10.1016/j.an-nepidem.2016.11.007
11. Fedotova M.V., Kruchinin S.E., Chuev G.N. Hydration Features of the Neurotransmitter Acetylcholine. Journal of Molecular Liquids. 2020. Vol. 304. P. 112757 (1-8). DOI: 10.1016/j. molliq.2020.112757
12. Chen Q., Yang L.-P., Li D-H, Zhai J., Jiang W., Xie X. Potentiometric Determination of the Neurotransmitter Acetyl-choline with Ion-selective Electrodes Containing Oxatub[4] arenes as the Ionophore. Sensors and Actuators B: Chemical. 2021. Vol. 326. P. 28836 (1-8). DOI: 10.1016/j.snb.2020.128836
13. Bodur O.C., Hasanoglu Özkan E., ^olak Ö., Arslan H., Sari N., Di^li A., et al. Preparation of Acetylcholine Biosensor for the Diagnosis of Alzheimer's Disease. Journal of Molecular Structure. 2021. Vol. 1223. P. 129168 (1-8). DOI: 10.1016/j.mol-struc.2020.129168
14. Sörum H. The Crystal and Molecular Structure of Acetyl Choline Bromide. Acta Chemica Scandinavica. 1959. Vol. 13. P. 345-359. DOI: 10.3891/acta.chem.scand.13-0345
15. Svinning T., Sörum H. A Reinvestigation of the Crystal Structure of Acetylcholine Bromide. Acta Crystallographica Section B — Structural Science, Crystal Engineering and Materials. 1975. Vol. B31. P. 1581-1586. DOI: 10.1107/ S0567740875005729
16. Allen K.W. Crystal Data of Acetylcholine Chloride. Acta Crystallographica. 1962. Vol. 15. P. 1052. DOI:10.1107/ S0365110X62002741
17. Herdklotz J.K., Sass R.L. The Crystal Structure of Ace-tylcholine Chloride: A New Conformation for Ccetylcholine. Biochemical and Biophysical Research Communications. 1970. Vol. 40 (3). P. 583-588. DOI: 10.1016/0006-291X(70)90942-3
18. Derreumaux P., Wilson K.J., Vergoten G., Peticolas W.L. Conformational Studies of Neuroactive Ligands. 1. Force Field and Vibrational Spectra of Crystalline Acetylcholine. Journal of Physical Chemistry. 1989. Vol. 93. P. 1338-1350. DOI: 10.1021/ j100341a033
19. Karakaya M., Ucun F. Spectral Analysis of Acetylcholine Halides by Density Functional Calculations. Journal of Structural Chemistry. 2013. Vol. 54 (2). P. 321-331. DOI: 10.1134/ S0022476613020078
20. Pawlukojc A., Hetmanczyk L. INS, DFT and Temperature Dependent IR Studies of Dynamical Properties of Ace-tylcholine Chloride. Vibrational Spectroscopy. 2016. Vol. 82. P. 73-43. DOI:.10.1016/j.vibspec.2015.11.008
21. Swit P., Pollap A., Orzel J. Spectroscopic Determination of Acetylcholine (ACh): A Representative Review. Topics in Current Chemistry. 2023. Vol. 381 (16). P. 1-34. DOI: 10.1007/ s41061-023-00426-9
22. Allaa H.M. Spectroscopic Methods for Determination of Acetylcholine in Sagebrush Plant. Journal of Global Scientific Research. 2023. Vol. 8 (1). P. 2825-2835. DOI: 10.5281/ jgsr.2023.7520720
23. Suzuki K., Katayama K., Sumii Y., Nakagita T., Suno R., Tsujimoto H., Iwata S., Kobayashi T., Shibata N. Kandori H. Vibrational Analysis of Acetylcholine Binding to the M2 Receptor. RSC Advances. 2021. Vol. 11. P. 12559-12567. DOI: 10.1039/d1ra01030a
24. Zhuravlev Y., Gordienko K., Dyagilev D., Luzgarev S., Ivanova S., Prosekov A. Structural, Electronic, and Vibration-al Properties of Choline Halides. Materials Chemistry and Physics. 2020. Vol. 246. P. 122787 (1-10). DOI: 10.1016/j.matchem-phys.2020.122787
25. Hohenberg P., Kohn W. Inhomogeneous Electron Gas. Physical Review. 1965. Vol. 136 (3B). P. B864-B871. DOI: 10.1103/PhysRev. 136.B864
26. Kohn W., Sham L.J. Self-consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects. Physical Review. 1965. Vol. 140 (4A). P. A1133-A1138. DOI: 10.1103/PhysRev. 140. A1133
27. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple. Physical Review Letters. 1997. Vol. 77 (18). P. 3865-3868. DOI: 10.1103/PhysRevLett.77.3865
28. Valiev M., Bylaska E.J., Govind N., Kowalski K., Straats-ma T.P., van Dam H.J.J., Wang D., Nieplocha J., Apra E., Win-dus T.L., de Jong W.A. NWChem: a Comprehensive and Scalable Open-source Solution for Large Scale Molecular Simulations. Computer Physics Communications. 2010. Vol. 181 (9). P. 1477-1489. DOI: 10.1016/j.cpc.2010.04.018
29. Dovesi R., Saunders V.R., Roetti C., Orlando R., Zico-vich-Wilson C.M., Pascale F., et al. CRYSTAL17 Users Manual. Torino: Universita di Torino, 2017. P. 1-461.
30. Wadt W.R., Hay P.J. Ab Initio Effective Core Potentials for Molecular Calculations. Potentials for Main Group Elements Na to Bi. Journal of Chemical Physics. 1985. Vol. 82 (1). P. 284-298. DOI: 10.1063/1.448800
31. Hay P.J., Wadt W.R. Ab Initio Effective Core Potentials for Molecular Calculations. Potentials for Transition Metal Atoms Sc to Hg. Journal of Chemical Physics. 1985. Vol. 82 (1). P. 270-283. DOI: 10.1063/1.448799
32. Monkhorst H.J., Pack J.D. Special Points for Brillouin-zone Integrations. Physical Review B. 1976. Vol. 13 (12). P. 5188-5192. DOI: 10.1103/PhysRevB.13.5188
33. Grimme S., Antony J., Ehrlich S., Krieg H. A Consistent and Accurate Ab Initio Parametrization of Density Functional Dispersion Correction (DFT-D) for the 94 Elements H-Pu. Journal of Chemical Physics. 2010. Vol. 132. P. 154104 (1-19). DOI: 10.1063/1.3382344
34. Grimme S., Ehrlich S., Goerigk L. Effect of the Damping Function in Dispersion Corrected Density Functional Theory. Journal of Computational Chemistry. 2011. Vol. 32 (7). P. 14561465. DOI: 10.1002/jcc.21759
35. Frydenvang K., Jensen B. Conformational Analysis of Acetylcholine and Related Esters. Acta Crystallographica. Section B: Structural Science. 1996. Vol. B52 (1). P. 184-193. DOI: 10.1107/S0108768195007567
36. Al-Badr A.A., El-Obeid H.A. Acetylcholine Chloride: Physical profile. Profiles of Drug Substances, Excipients, and Related Methodology. 2005. Vol. 31. P. 1-19. DOI: 10.1016/S0099-5428(04)31001-4
Информация об авторах
к.А. Гордиенко, аспирант кафедры теоретической физики, Институт фундаментальных наук, Кемеровский государственный университет, Кемерово, Россия;
А.Б. Гордиенко, доктор физико-математических наук, профессор кафедры теоретической физики, Институт фундаментальных наук, Кемеровский государственный университет, Кемерово, Россия;
Ю.Н. Журавлев, доктор физико-математических наук, профессор кафедры общей и экспериментальной физики, Институт фундаментальных наук, Кемеровский государственный университет, Кемерово, Россия.
Information about the authors
K.A. Gordienko, Postgraduate Student of the Theoretical Physics Department, Institute of Fundamental Science, Kemerovo State University, Kemerovo, Russia;
A.B. Gordienko, Doctor of Sciences in Physics and Mathematics, Professor of the Theoretical Physics Department, Institute of Fundamental Science, Kemerovo State University, Kemerovo, Russia;
Yu.N. Zhuravlev, Doctor of Sciences in Physics and Mathematics, Professor of the General and Experimental Physics Department, Institute of Fundamental Science, Kemerovo State University, Kemerovo, Russia.
