Aquí se presenta un protocolo que utiliza el método QM/MM mejorado para investigar el efecto isotópico en el proceso de transferencia de doble protones en porficeno.
Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.
Artículo de método
Efecto isotópico en el proceso de transferencia de doble protones de porficeno investigado por el método QM/MM mejorado
En este artículo
Resumen
Resumen
La sustitución de deuterio único en porficeno conduce a una geometría molecular asimétrica, que puede afectar al proceso de transferencia de doble protones en la molécula de porficeno. En este estudio, aplicamos un método mejorado QM/MM llamado SITS-QM/MM para investigar los efectos del isótopo de hidrógeno/deuterio (H/D) en la transferencia de doble protones en porficéo. Los cambios de distancia en las simulaciones de dinámica molecular SITS-QM/MM sugirieron que el deuterio sustituyó al porficeno adoptó el mecanismo de transferencia de doble protones escalonado. El análisis estructural y los cambios de energía libre del proceso de transferencia de doble protones indicaron que la sustitución isotópica asimétrica comprimió sutilmente los enlaces de hidrógeno covalentes y puede alterar la ubicación original del estado de transición.
Introducción
El proceso de transferencia de protones en porficéos tiene aplicaciones potenciales en el desarrollo de interruptores moleculares, transistores y dispositivos de almacenamiento de información1,2. En particular, la tautomerización en porficéos a través del proceso de transferenciade doble protones ha atraído un amplio interés en los campos de la espectroscopia y la fotofísica 2. Los átomos de hidrógeno interno de porficeno pueden migrar de un isómero trans al otro isómero trans equivalente a través del proceso de transferencia de doble protones como se muestra en
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Protocolo
1. Modelo de construcción
- Construir la estructura del porficeno: Abra el software GaussView haciendo doble clic en el ratón. A continuación, haga clic en el botón Fragmento de elemento en el menú de GaussView para elegir los elementos necesarios. Construir pórfido. A continuación, haga clic en el botón Archivo para guardar como el archivo pdb.
- Solvate el modelo: Solvate porficene en una caja de agua cúbica TIP3P21 con una longitud de borde de 38o mediante la emisión del comando en el sistema operativo linu....
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Resultados
El efecto de sustitución de deuterio único en el proceso de transferencia de doble protones en porficeno se examinó en el protocolo actual (Figura1). Se comprobó la energía potencial del subsistema QM y el agua durante el paso de preequilibrio y optimización para asegurarse de que la energía se ha ampliado a un rango de energía más amplio (Figura2). Los cambios representativos de distancia y ángulo (Figura3 y Fi.......
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Discusión
La estructura del porficeno se mostró en la Figura1. El potencial híbrido QM/MM de incrustación electrostática con el método SITS se utilizó para describir las reacciones químicas en el agua23,24. La transferencia de protones se produce dentro del porficeno3 y por lo tanto el porficeno se establece como región QM y el agua de recordatorio se establece como región MM. Aquí adoptamos DFTB/MIO como nuestro método.......
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Esta investigación cuenta con el apoyo del Programa Nacional de Investigación y Desarrollo Clave de China (2017YFA0206801, 2018YFA0208600), la Fundación nacional de ciencias naturales de la provincia de Jiangsu y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (91645116). L.X es el Profesor Nombrado Por Zhong-Wu de la Universidad Tecnológica de Jiangsu. Los autores reconocen las sugerencias del Dr. Hao Hu y el Dr. Mingjun Yang.
....Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| sistema operativo | : CentOS Linux versión 6.0 | ||
| QM4D software | http://www.qm4d.info/ | programa interno | |
| Ordenador de sobremesa | HP |
Referencias
- Waluk, J. Ground- and excited-state tautomerism in porphycenes. Accounts of Chemical Research. 39 (12), 945-952 (2006).
- Waluk, J. Spectroscopy and tautomerization studies of porphycenes. Chemical Reviews. 117 (4), 2447-2480 (2017).
- Kozlowski, P. M., ....
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Reimpresiones y permisos
