Научная статья на тему 'Структурно-динамические модели димеров моногидроксиурацила со слабой водородной связью'

Структурно-динамические модели димеров моногидроксиурацила со слабой водородной связью Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
25
5
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОНОГИДРОКСИУРАЦИЛ / УРАЦИЛ / ДИМЕР / КОНФОРМЕР / ТАУТОМЕР / КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ СПЕКТР / АНГАРМОНИЗМ / АДИАБАТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ / MONOHYDROXY URACIL / URACIL / DIMER / CONFORMER / TAUTOMER / VIBRATIONAL SPECTRA / ANHARMONIC / ADIABATIC POTENTIAL

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Элькин Михаил Давыдович, Смирнов Владимир Вячеславович, Джалмухамбетова Елена Азатуллаевна, Гречухина Оксана Николаевна, Алыкова Ольга Михайловна

Гидроксиурацилы могут образовывать димеры со слабой водородной связью. Геометрические параметры молекул димеров незначительно изменяются по сравнению с мономерами данных соединений. Расчетные значения длин водородных связей NH---OH располагаются в интервале 1,96–2,03 Å, а связей СН---ОН в интервале 2,46–2,65 Å. В работе представлены результаты модельных расчетов частот фундаментальных колебаний димеров моногидроксиурацилов и интерпретация соответствующих полос в ИК и КР спектрах. Межмолекулярное взаимодействие оказывает влияние на положение и интенсивности полос, интерпретированных как валентные и неплоские деформационные колебания связей NH, участвующих в образовании водородных связей. Смещение спектральных полос в длинноволновый диапазон может достигать величины 150 см-1 для валентных колебаний и 100 см-1 для неплоских деформационных колебаний связей NH. Оптимизированные структуры и частоты колебаний исследованных соединений определены с помощью метода DFT/B3LYP/6-311G(d,p).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Элькин Михаил Давыдович, Смирнов Владимир Вячеславович, Джалмухамбетова Елена Азатуллаевна, Гречухина Оксана Николаевна, Алыкова Ольга Михайловна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Structural and dynamic models of dimers of monohydroxy uracil with weak hydrogen bonds

Hydroxyuracil can form dimers with weak hydrogen bond. The geometrical parameters of dimer molecules vary slightly compared to the monomers of these compounds. Calculated values of the lengths of the hydrogen bonds NH---OH are in the range of 1.96–2.03 Å, and CH---OH bonds in the range 2.46–2.65 Å. The results of model calculations of the frequencies of the fundamental vibrations of monohydroxy urac dimers and interpretation of the appropriate bands in the IR and Raman spectra. Intermolecular interactions has an effect on the position and intensity of the bands, interpreted as valence and non-planar deformation vibrations of NH, involved in the formation of hydrogen bonds. Shift of the spectral bands in the wavelength range can reach 150 cm-1 for the stretching vibration and 100 cm-1 for the non-planar deformation vibrations of the NH. Optimized structures and vibration frequencies of investigated compounds are determined at the DFT/B3LYP/6-311G (d, p)

Текст научной работы на тему «Структурно-динамические модели димеров моногидроксиурацила со слабой водородной связью»

problemy i puti ikh resheniya v nauke, transporte, proizvodstve i obrazovanii'2012: materialy mezhdunarod-noy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Current problems and ways of their solution in science, transport and education'2012: Proceedings of the International Scientific-Practical Conference]. Odessa, 2012, issue 4, pp. 53-55.

5. Shcherbakov M. V., Skorobogatchenko D. A., Avdeev A. A., Al-Gunaid M. A. Problemy proekti-rovaniya sistem prognozirovaniya ekspluatatsionnogo sostoyaniya avtomobilnykh dorog na osnove nechet-kikh neyronnykh setey [Problems of designing of forecasting of exploitation state of roads based on fuzzy neuron networks]. Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya. Aktual-nye problemy upravleniya, vychislitelnoy tekhniki i informatiki v tekhnicheskikh sistemakh [News of Volgograd State Technical University. Series. Actual problems of management, computer engineering and informatics in technical systems], 2011, issue 10, no. 3, pp. 82-87.

6. Shcherbakov M. V., Al-Gunaid M. A. Razrabotka i issledovanie gibridnykh nechetkikh modeley identifikatsii dlya prognozirovaniya potrebleniya elektroenergii [Development and research of hybrid fuzzy identification models for forecasting power consumption]. Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya. Aktualnye problemy upravleniya, vychislitelnoy tekhniki i informatiki v tekhnicheskikh sistemakh [News of Volgograd State Technical University. Series. Actual problems of management, computer engineering and informatics in technical systems], 2012, issue 14, no. 15. pp. 66-72.

7. Shcherbakov M. V. et al. Spetsifika primeneniya intellektualnykh modeley analiza dannykh dlya povysheniya energeticheskoy effektivnosti [Specificity of application of intellectual models of data analysis for increasing energetic effeciency]. Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya. Aktualnye problemy upravleniya, vychislitelnoy tekhniki i informatiki v tekhnicheskikh siste-makh [News of Volgograd State Technical University. Series. Actual problems of management, computer engineering and informatics in technical systems], 2010, issue 9, no. 11. pp. 72-76.

8. Ummuhan Basaran Filik, Omer Nezih Gerek, Mehmet Kurban. A novel modeling approach for hourly forecasting of long-term electric energy demand. Energy Conversion and Management, 2011, vol. 52, no. 1, pp. 199-211.

УДК 539.193/.194;535/33.34

СТРУКТУРНО-ДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДИМЕРОВ МОНОГИДРОКСИУРАЦИЛА СО СЛАБОЙ ВОДОРОДНОЙ СВЯЗЬЮ

Элькин Михаил Давыдович, доктор физико-математических наук, профессор, Астраханский государственный университет, 414056, Российская Федерация, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а, e-mail: [email protected]

Смирнов Владимир Вячеславович, кандидат физико-математических наук, доцент, Астраханский государственный университет, 414056, Российская Федерация, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а, e-mail: [email protected]

Джалмухамбетова Елена Азатуллаевна, кандидат физико-математических наук, доцент, Астраханский государственный университет, 414056, Российская Федерация, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а, e-mail: [email protected]

Гречухина Оксана Николаевна, кандидат физико-математических наук, доцент, Астраханский государственный университет, 414056, Российская Федерация, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а, e-mail: [email protected]

Алыкова Ольга Михайловна, кандидат педагогических наук, доцент, Астраханский государственный университет, 414056, Российская Федерация, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а, e-mail: [email protected]

Гайсина Альфия Рафаилевна, ассистент, Астраханский государственный университет, 414056, Российская Федерация, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а, e-mail: [email protected]

Гидроксиурацилы могут образовывать димеры со слабой водородной связью. Геометрические параметры молекул димеров незначительно изменяются по сравнению с мономерами данных соединений. Расчетные значения длин водородных связей NH—OH располагаются в интервале 1,962,03 А, а связей СН—ОН в интервале 2,46-2,65 А. В работе представлены результаты модельных расчетов частот фундаментальных колебаний димеров моногидроксиурацилов и интерпретация соответствующих полос в ИК и КР спектрах. Межмолекулярное взаимодействие оказывает влияние на положение и интенсивности полос, интерпретированных как валентные и неплоские деформационные колебания связей NH, участвующих в образовании водородных связей. Смещение спектральных полос в длинноволновый диапазон может достигать величины 150 см-1 для валентных колебаний и 100 см-1 для неплоских деформационных колебаний связей NH. Оптимизированные структуры и частоты колебаний исследованных соединений определены с помощью метода DFT/B3LYP/6-311G(d,p).

Ключевые слова: моногидроксиурацил, урацил, димер, конформер, таутомер, колебательный спектр, ангармонизм, адиабатический потенциал

STRUCTURAL AND DYNAMIC MODELS OF DIMERS OF MONOHYDROXY URACIL WITH WEAK HYDROGEN BONDS

Elkin Mikhail D., D.Sc. (Physics and Mathematics), Professor, Astrakhan State University, 20a Tatishchev St., Astrakhan, 414056, Russian Federation, e-mail: [email protected]

Smirnov Vladimir V., Ph.D. (Physics and Mathematics), Associate Professor, Astrakhan State University, 20a Tatishchev St., Astrakhan, 414056, Russian Federation, e-mail: [email protected]

Dzhalmukhambetova Yelena A., Ph.D. (Physics and Mathematics), Associate Professor, Astrakhan State University, 20a Tatishchev St., Astrakhan, 414056, Russian Federation, e-mail: [email protected]

Grechukhina Oksana N., Ph.D. (Physics and Mathematics), Associate Professor, Astrakhan State University, 20a Tatishchev St., Astrakhan, 414056, Russian Federation, e-mail: [email protected]

Alykova Olga M., Ph.D. (Pedagogics), Associate Professor, Astrakhan State University, 20a Tatishchev St., Astrakhan, 414056, Russian Federation, e-mail: [email protected]

Gaysina Alfiya R., Assistant, Astrakhan State University, 20a Tatishchev St., Astrakhan, 414056, Russian Federation, e-mail: [email protected]

Hydroxyuracil can form dimers with weak hydrogen bond. The geometrical parameters of dimer molecules vary slightly compared to the monomers of these compounds. Calculated values of the lengths of the hydrogen bonds NH—OH are in the range of 1.96-2.03 А, and CH—OH bonds in the range 2.46-2.65 А. The results of model calculations of the frequencies of the fundamental vibrations of monohydroxy urac dimers and interpretation of the appropriate bands in the IR and Raman spectra. Intermolecular interactions has an effect on the position and intensity of the bands, interpreted as valence and non-planar deformation vibrations of NH, involved in the formation of hydrogen bonds. Shift of the spectral bands in the wavelength range can reach 150 cm-1 for the stretching vibration and 100 cm-1 for the non-planar deformation vibrations of the NH. Optimized structures and vibration frequencies of investigated compounds are determined at the DFT/B3LYP/6-311G (d, p)

Keywords: monohydroxy uracil, uracil, dimer, conformer, tautomer, vibrational spectra, anhar-monic, adiabatic potential

Введение. Молекула гидроксиурацила получается заменой одного из атомов кислорода на гидроксильную группу за счет атомов водорода связей NH. Они представляют собой возможные таутомеры урацила и могут образовывать димеры со слабой водородной связью (NiH—OjH, C5H—OjH; i = 1,3; j = 7,8). На рисунке представлены молекулярные диаграммы соответствующих мономеров и фрагменты их димеров. Теоретическая интерпретация коле-

бательных спектров указанных димеров и выявление признаков их спектральной идентификации является целью данной работы.

OS 08

Û9H

Hl С2 CS cq CS CA

Рис. Молекулярные диаграммы моногидроксиурацила и фрагменты их димеров

Мы не располагаем экспериментальными данными по колебательным спектрам рассматриваемых мономеров и димеров, поэтому будем сопоставлять полученные результаты модельных расчетов колебательных состояний с имеющимися экспериментальными данными по спектрам ИК и КР базового соединения - урацила.

Физическим обоснованием такого методического приема служит тот факт, что электронная структура циклического фрагмента моногидроксиурацилов не претерпевает существенных изменений по сравнению с урацилом. Доказательством тому служат экспериментальные данные по ИК и КР спектрам урацила и его димеров в различных фазовых состояниях, где четко проявляются дублеты и триплеты полос, энергетическая щель между которыми ~ 10-20 см-1. Этот факт дает основание полагать, что в реальном эксперименте присутствовала смесь конформеров урацила (в том числе и гидроксиурацилы). Такие исследования были предметом работы [9]. Однако авторы ограничились теоретическим исследованием колебательных спектров только мономеров различных таутомерных форм урацила, сопоставляя результаты модельных расчетов фундаментальных колебаний в гармоническом приближении. Отметим, что возможность использования гибридного квантового метода DFT/B3LYP [8] для получения параметров адиабатического потенциала и построения на их основе структурно-динамических моделей мономеров, димеров урацила и ряда его замещенных соединений была отмечена в ряде работ [1-3, 5, 6].

Интерпретация фундаментальных колебаний 4-ГДУ (N3^

Таблица 1

Форма ^ксп [8] Vанг Мономер Димер Форма "^ксп [8] Vанг Мономер Димер

ИК КР ИК КР ИК КР ИК КР

qoн - 3628 98 120 231 179 Q, У 987 903 33 1,0 107 5,6

Чди 3436 3418 72 92 - - У 756 772 18 23 34 58

- 3352 - - 938 460 Рс=о 559 583 2,3 6,9 12 13

qc=o, у 1756 1742 696 20 1292 31 Рсо 551 534 1,9 4,0 2,9 6,7

Q, у, в 1641 1626 187 7,2 425 15 У 509 6,1 3,2 13 8,2

Q, РЫН Р 1515 1552 467 8,7 924 19 Рсо 357 5,6 1,3 7,7 3,3

Q, Р«Н, Р 1461 1461 176 9,3 379 17 Рс^ X 804 783 46 0,4 162 0,6

Q, Р«Н, Р 1371 1385 44 6,2 15 9,1 Р 717 719 66 0,4 8,3 0,1

Р, Р«Н 1356 1335 20 8,5 117 21 Рсо, X - 687 29 0,1 - -

Рын, ^СО - 1255 18 5,8 61 4,1 - 663 - - 4,4 2,5

Рон - 1174 122 4,7 152 6,7 рын - 746 - - 112 0,5

Р, Q 1082 1095 39 6,5 80 14 662 642 9,2 2,3 - -

Р, у, Q 1041 11 5,3 22 12 X - 439 3,2 0,2 8,9 0,9

у, Q 990 1003 3,3 1,4 8,2 3,9 Хон 391 378 127 2,5 217 4,1

трах

КР в А4/а.е.м.

Интенсивности в спектрах ;

в спек-

Модельные расчеты и их интерпретация. Оптимизация геометрических параметров молекул димеров исследуемых соединений показала, что их изменение по сравнению с мономерами определяется вторым знаком мантиссы для валентных углов и третьим знаком для длин валентных связей.

Расчетные значения длин водородных связей №Н--^Н располагаются в интервале 1,96-2,03 А, для связей С5Н—ОjН в интервале 2,46-2,65 А. Для значений углов, определяющих структуру фрагмента с водородными связями, имеем: А(Н---ОС) = 126-131°, А(ЫН—О) = 172-178°. Отметим здесь, что образование димеров приводит к понижению их энергии электронного состояния по сравнению с суммарной энергией составляющих их мономеров на величины ~ 0,002-0,005 а.е. для соединений с водородными связями НО—НС и на 0,009-0,011 а.е. для соединений с водородными связями НО—НЫ. Что подтверждает ожидаемую зависимость от длины водородных связей.

Оценка положения полос осуществлялась с помощью соотношения:

Е = I П + 2 | + Хя

1

+2 А +2

1

Для ангармонических констант Хаг использовались выражения из работы [2]:

Хи = раааа " ^+ 312 ^)2 («(а; а;-г)-0(а; а; г) - 120(г; г; г))(1 - ^аг),

3/

(1)

(2)

11 3

Х„ = - ^ - 8 (^ )2 («(а; а;-г) + 0(а; а; г )(1 -8„))+^ (^ )2(о(а;г;^ )-«а; г;- ) + «а;-г;Г )-«а;-г;- ))х

х(1 -^аг)(1 -)(1 -) + Ф;аг)2 0(а;г;0) + 0(а;-г;0).

(3)

В формулах (1)-(3) Ра = Ь(а;аг)0Рг; Ь(а;аг) - постоянные Кориолиса; V.; - частоты гармонических колебаний (в см-1); 0 - безразмерные нормальные колебательные координаты; и ЕагШ - кубические и квартичные силовые постоянные; &(а; ±г; ±0 = ± vг ± Ví)"1 -резонансные функции; па - набор квантовых чисел колебательного состояния.

Таблица 2

Интерпретация ф ундаментальных колебаний 4-ГДУ( ;ШН)-2-ГДУ (N1 H)

Форма "^анг Ж KP Форма "^анг Ж KP Форма "^анг Ж KP

qoH 3624 91 103 ßNH, ß, ßoH* 1341 89 13 ßc=o, Y 552 6.1 1,4

qoH 3577 124 66 ßNH 1250 24 2,7 ßco, Y* 539 15 9,3

qNH 3397 496 220 qco, Q, ßoH 1219 6,3 0,3 Y, ßc=o* 514 18 17

qNH 3311 620 319 ßOH 1204 52 1,4 ßco 382 6,7 0,8

qc=o, Y 1744 649 18 ßOH 1184 316 3,7 ßco 359 4,9 2,1

qc=o, y 1715 258 44 ß, Q 1165 50 7,3 Pc=o, P 817 51 1,1

Q, Y, ß, ßoH 1661 476 19 ß, Q 1095 40 7,3 Pc^ X 789 94 0,3

Q, Y, ß 1633 228 7,1 ß, Q* 1042 41 19 Pco, ft X* 746 59 2,8

Q, Y, ßNH 1589 366 3,3 Y, Q 984 1,8 4,9 Pco, X 692 16 0,5

Q, Y, ßNH, ß 1554 462 6,2 Y 919 6,1 1,0 pNH 715 11 0,2

Q, Y, ßNH 1506 242 5,0 Q, Y 903 57 2,9 pNH XOH 569 20 0,7

Q, Y, ßNH, ß 1466 205 9,8 Y 770 18 30 XOH pNH 518 161 2,3

ß 1397 8,3 3,3 Y 747 31 17 pnh X 409 19 0,9

Q, Y, ßNH, ß 1378 11 3,8 ßc=o 583 8,5 6,9 XoH 355 81 2,6

Примечание. Звездочкой помечены дублеты с щелью ~ 15-20 см- .

Результаты модельных расчетов частот фундаментальных колебаний с базисом 6-31Ш** димеров моногидроксиурацилов, интерпретация соответствующих полос в спектрах ИК и КР представлены в табл. 1-4. Отметим, что учет диффузионных параметров базиса (6-311+G**), как было показано в работах [1-4], для данного класса соединений принципиального значения не имеет. Происходит смещение полос на величину ~ 20 см-1, качественная оценка интенсивностей сохраняется.

Таблица 3

Интерпретация фундаментальных колебаний 2-ГДУ

Форма колебаний "^эксп [8] Таутомер N1H Таутомер N3H

^анг Мономер Димер ^анг Мономер Димер

ж KP ж KP ж KP ж KP

qoH - 3571 108 89 206 150 3577 116 115 252 172

qNH 3484 3482 105 104 - - 3424 62 93 - -

- 3348 - - 1455 655 3329 - - 949 463

qc=o, y 1741 1746 291 39 - - 1772 580 25 - -

- 1716 - - 578 98 1733 - - 1073 42

Q, Y, ß 1681 1669 421 18 956 28 1621 208 2,2 501 5,5

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Q, Y, ßNH 1609 1595 290 2,8 771 3,8 1556 570 31 1185 60

Q, Y, ßNH 1517 1510 215 4,6 441 10 1491 8,5 15 7,9 40

ß 1389 1383 7,1 6,3 39 9,1 1402 6,0 3,0 35 6,6

ßNH ß ßOH 1359 1344 2,2 0,5 63 1,3 1320 4,3 9,0 63 11

qco, Q, ßoH 1217 1227 19 0,2 77 1,6 1268 5,8 1,8 21 0.5

ßOH 1192 1191 307 1,2 583 2,0 1182 117 13 166 14

ß, Q 1176 1166 36 8,1 47 18 1149 152 4,0 257 12

ß, Q 1065 1046 30 6,8 53 18 1078 0,6 4,0 0,4 12

Y, Q 987 988 5,1 2,4 5,4 12 994 36 4,6 57 8,6

Y 944 926 9,7 0,5 5,8 1,6 936 19 0,8 78 4,3

Y 759 748 20 17 66 36 762 8,3 17 19 47

ßc=o, Y 551 556 2,4 1,8 17 4,0 563 0,4 6,1 11 10

Y 545 544 5,1 5,6 35 19 531 0,6 5,1 11 10

вс=о 516 516 5,5 2,9 11 11 516 24 0,8 46 0,8

всо 391 372 14 1,5 14 2,7 361 3,4 1,5 7,0 3,2

Рс=о, р 804 822 49 1,2 95 2,1 828 53 0,4 123 0,9

Pcо, ^ X 757 747 1,5 2,0 0,0 6,0 759 18 1,4 4,8 2,5

йян рсо 717 698 24 0,6 56 0,8 687 - - 54 1,3

йян Хон 657 636 - - 154 0,9 778 - - 88 1,3

йян Хон - 509 154 1,3 - - 664 60 2,0 - -

Хон рын 516 515 25 3,2 201 7,1 507 114 3,2 199 4,7

Ь Рмн 393 411 33 1,4 10 1,2 416 31 0,8 35 2,3

Межмолекулярное взаимодействие сказывается на положении и интенсивности полос, интерпретированных как валентные (Чка) и неплоские деформационные (рш) колебания связей NH, участвующих в образовании водородных связей. Смещение в длинноволновый диапазон может достигать величины ~ 150 см-1 для валентных колебаний и ~ 100 см-1 для неплоских деформационных колебаний связей NH. Смещение остальных фундаментальных полос при димеризации не превосходит величины 20 см-1, поэтому в таблицах для них указаны усредненные значения расчетных значений частот (ганг). Дублетное расщепление указанных фундаментальных частот колебаний как результат образования димеров укладывается в те же границы ~ 20 см-1. Поэтому спектральная идентификация таутомеров в диапазоне ниже 1600 см-1 возможна лишь с привлечением данных по интенсивностям полос. В первую очередь следует рассматривать сильные по интенсивности в ИК спектрах полосы, интерпретированные как крутильные колебания связей ОН гидроксильного фрагмента (хон). Как следует из табл. 2-5, различие в значении частот данных колебаний в различных таутомерах может достигать величины ~ 120 см-1. Отметим, что в низкочастотном диапазоне (ниже 600 см-1) интенсивность других фундаментальных полос меньше на порядок.

Таблица 4

Интерпретация фундаментальных колебаний 4-ГДУ (С5Н—ОН)_

Таутомер ШН Таутомер Шн

Форма колебаний Vанг Мономер Димер Форма колебаний Vанг Мономер Димер

ИК КР ИК КР ИК КР ИК КР

Чон 3552 83 109 160 188 Чон 3620 81 125 161 168

Чин 3448 75 110 160 253 Чин 3403 40 102 84 199

Ч 3096 0,6 110 77 406 Ч 3094 0,8 104 17 265

Ч 3131 3,3 96 - - - - - - -

3054 - - 11 175 Ч 2986 26 144 51 249

Чс=о, У 1778 666 17 - - - - - - -

1749 1447 41 Чс=о, У 1745 687 19 1472 48

Q, в 1640 313 7,8 706 21 Q, у, в 1629 149 11 258 25

Q, в, вон 1559 186 17 355 30 Q, у, вж, в 1542 510 12 1175 25

Чсо, Q, в, У 1458 166 7,2 369 16 Q, у, вж, в 1444 8,6 4,5 19 11

вК& вон 1439 37 1,7 144 4,3 Q, у, вж, в 1382 30 6,1 52 10

в, вон 1342 1,2 8,3 - - в, в«н 1329 92 8,5 197 27

1318 - - 16 16 - - - - -

вон, в 1232 125 2,3 236 5,0 вын 1256 82 5,0 194 9,8

в, Q 1177 98 4,1 299 6,9 вон 1167 217 4,4 353 6,6

вон, Q 1144 194 7,4 250 12 в, Q 1081 3,3 8,1 7,2 22

в 1092 8,2 9,1 31 30 в, у, Q 1038 6,0 4,3 11 11

У 979 1,1 1,3 7,2 7,4 у, Q, вс=о 987 1,4 1,9 4,9 4,4

У, Q 910 6,7 1,6 8,0 3,5 Q, у 893 14 0,7 21 1,7

Y, Q 752 7,0 22 19 46 Y 775 29 21 65 44

Y 568 0,9 6,4 2,7 21 ßc=o 581 2,8 6,7 8,7 20

ßc^ ßco 544 0,4 0,9 1,6 1,4 ßco 535 7,7 2,1 12 5,6

Y, ßc=o, ßco 525 7,4 3,2 26 6,3 Y 507 2,9 4,1 10 7,5

ßco 372 19 1,2 26 2,5 ßco 350 12 3,2 18 7,7

Pc^ X 780 47 0,3 75 0,9 Pc^ X 777 47 0,3 128 0,5

P, Pco, X 778 26 0,3 75 1,1 P 760 28 0,1 17 0,2

P, Pco, X 728 6,8 1,1 2,2 1,2 Pco, X 687 21 0,1 28 0,0

pNH 648 120 0,3 218 0,5 PNH 579 69 3,9 141 7,6

Xoh X 559 46 5,2 100 9,6 X 435 30 0,0 61 0,0

X 408 261 0,9 45 2,4 Xoh 256 77 2,4 137 4,3

Следует отметить, что в рассматриваемых молекулярных объектах энергетическая щель между соседними фундаментальными колебательными полосами в диапазоне 1700600 см-1 превышает, как правило, величину 50 см-1. Такое разрешение позволяет использовать для задач спектральной идентификации сильные по интенсивности полосы в ИК спектрах. В первую очередь это относится к полосам в диапазоне 1400-1100 см-1, интерпретированным как деформационные колебания гидроксильного фрагмента (ßOH) и связей NH фж).

Заключение. Представленные результаты модельных расчетов структуры и колебательных состояний димеров моногидроксиурацилов дают основание сделать вывод, что методы функционала плотности DFT/B3LYP позволяют осуществлять достоверные предсказательные расчеты параметров структурно-динамических моделей таутомеров и диметов соединений урацилового ряда.

Список литературы

1. Элькин М. Д. Проявление межмолекулярного взаимодействия в димерах урацила / М. Д. Элькин, Е. А. Джалмухамбетова, О. Н. Гречухина // Известия СГУ. Сер. Физика. - 2008. - Т. 8, № 2. - С. 24-30.

2. Элькин М. Д. Учет ангармонического смещения полос в модельных расчетах колебательных спектров димеров с водородной связью / М. Д. Элькин, Л. М. Бабков // Известия СГУ. Сер. Физика. - 2011. - Т. 11, № 1. - С. 20-25.

3. Элькин П. М. Анализ колебательных спектров метилзамещенных урацила в ангармоническом приближении / П. М. Элькин, М. А. Эрман, В. Ф. Пулин // Журнал прикладной спектроскопии. -2006. - Т. 73, № 4. - С. 431-436.

4. Элькин П. М. Математическое моделирование структуры и динамики урацила и азаураци-лов / П. М. Элькин, М. А. Эрман, В. М. Карташов // Вестник Волгоградского государственного университета. - 2012. - № 10 (97). - С. 57-63.

5. Эрман Е. А. Модельные оценки ангармонического смещения полос в колебательных спектрах димеров карбоновых кислот / Е. А. Эрман, М. Д. Элькин, Е. А. Джалмухамбетова // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. - 2010. - № 4 (12). - С. 53-58.

6. Эрман Е. А. Системный анализ структурно-динамических моделей биомолекул. Мономеры галоидоурацилов. Димеры хлорурацилов / Е. А. Эрман, М. Д. Элькин, Н. А. Равчеева, А. М. Лихтер, Е. А. Джалмухамбетова, О. М. Алыкова // Естественные науки. - 2012. - № 2 (39). - C. 213-227.

7. Colarusso P. The infrared spectra of uracil, thymine, and adenine in gas phase / P.Colarusso, K. Zhang, B. Guo, P. F. Bernath // Chemical Physics Letters. - 1997. - Vol. 269. - P. 29-48.

8. Gaussian 03. Revision B.3. / M. J. Frisch et al. - Pitttsburgh PA. : Gaussian Inc., 2003.

9. Ten G. N. Calculation and analysis of the structure and vibrational spectra of uracil tautomers / G. N. Ten, V. V. Nechev, R. S. Sherbakov, V. I. Baranov // Journal of Structural Chemistry. - 2010. - Vol. 51, № 1. - P. 32-39.

References

1. Elkin M. D., Dzhalmukhambetova Ye. A., Grechukhina O. N. Proyavlenie mezhmolekulyarnogo vzaimodeystviya v dimerakh uratsila [The manifestation of intermolecular interaction in uracil dimers]. Izvestiya Saratovskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya Fizika [News of Saratov State University. Series Physics], 2008, vol. 8, issue 2, pp. 24-30.

2. Elkin M. D., Babkov L. M. Uchet angarmonicheskogo smeshcheniya polos v modelnykh ra-schetakh kolebatelnykh spektrov dimerov s vodorodnoy svyazyu [The accounting of anharmonic band shift in model calculations of vibrational spectra of dimers with hydrogen bond]. Izvestiya Saratovskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya Fizika [News of Saratov State University. Series Physics], 2011, vol. 11, issue 1, pp. 20-24.

3. Elkin P. M., Erman M. A., Pulin V. F. Analiz kolebatelnykh spektrov metilzameshchennykh uratsila v angarmonicheskom priblizhenii [Analysis of vibrational spectra of methyl-substituted uracils in the anharmonic approximation]. Zhurnal prikladnoy spektroskopii [Journal of Applied Spectroscopy], 2006, vol. 73, issue 4, pp. 431-436.

4. Elkin P. M., Erman M. A., Kartashov V. M. Matematicheskoe modelirovanie struktury i dinamiki uratsila i azauratsilov [Mathematical modeling of the structure and dynamics of uracil and azauracil]. Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Volgograd State University], 2006, no. 10 (97), pp. 57-63.

5. Erman Ye. A., Elkin M. D., Dzhalmukhambetova Ye. A. Modelnye otsenki angarmonicheskogo smeshcheniya polos v kolebatelnykh spektrakh dimerov karbonovykh kislot [Model estimates of anharmonic band shift in vibrational spectra of carboxylic acid dimers]. Prikaspiyskiy zhurnal: upravlenie i vysokie tekhnologii [Caspian Journal: Management and High Technologies], 2010, no. 4 (12), pp. 53-58.

6. Erman Ye. A., Elkin M. D., Ravcheeva N. A., Likhter A. M., Dzhalmukhambetova Ye. A., Alykova O. M. Sistemnyy analiz strukturno-dinamicheskikh modeley biomolekul. Monomery galoidouratsi-lov. Dimery khloruratsilov [System analysis of structural and dynamic models of biomolecules. Halo-genuracil monomers. Cloruracil dimers]. Yestestvennye nauki [Natural Sciences], 2012. no. 2 (39), pp.213227.

7. Colarusso P., Zhang K., Guo B., Bernath P. F. The infrared spectra of uracil, thymine, and adenine in gas phase. Chemical Physics Letters, 1997, vol. 269, pp. 29-48.

8. Frisch M. J. et al. Gaussian 03. Revision B.3. Pitttsburgh PA., Gaussian Inc., 2003.

9. Ten G. N., Nechev V. V., Sherbakov R. S., Baranov V. I. Calculation and analysis of the structure and vibrational spectra of uracil tautomers. Journal of Structural Chemistry, 2010, vol. 51, no. 1, pp. 32-39.

УДК 539.193/.194;535/33.34

МОДЕЛИРОВАНИЕ АДИАБАТИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ МОНОГИДРОКСИАЗАУРАЦИЛОВ В КОНДЕНСИРОВАННОМ СОСТОЯНИИ

Элькин Михаил Давыдович, доктор физико-математических наук, профессор, Астраханский государственный университет, 414056, Российская Федерация, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а, e-mail: [email protected]

Смирнов Владимир Вячеславович, кандидат физико-математических наук, доцент, Астраханский государственный университет, 414056, Российская Федерация, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а, e-mail: [email protected]

Джалмухамбетова Елена Азатуллаевна, кандидат физико-математических наук, доцент, Астраханский государственный университет, 414056, Российская Федерация, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а, e-mail: [email protected]

Гречухина Оксана Николаевна, кандидат физико-математических наук, доцент, Астраханский государственный университет, 414056, Российская Федерация, г. Астрахань, ул. Татищева, 20а, e-mail: [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.