Изучение таутомерии расчётыми методами

[waxman]

Доброго времени суток, помогите советом можно ли с помощью расчетных методов выяснить в какой из возможных таутомерных форм существует вещество. Если можно то как. Заранее благодарен.

[EvgeniX]

Например, посмотрите статьи (вторая есть в elibrary.ru):

Код: Выделить всё

1. Даутова, И.Ф., Иванов, С.П., Хурсан, С.Л. Влияние гидратации на стабильность кето-енольных таутомеров 5-гидрокси-6-метилурацила // Журнал структурной химии.– 2009.– V. 50.– N. 6.– P. 1155-1165.
2. Иванов, С.П., Лукманов, Т.И., Хамитов, Э.М., Закирьянова, Э.М., Хурсан, С.Л. Теоретическое исследование относительной устойчивости кетоенольных таутомеров 5-аминоурацила // Башкирский химический журнал.– 2010.– V. 17.– N. 1.– P. 95-99.

[waxman]

Статью прочитал (вторую). Как я понял основным критерием стабильности выступает энтальпия с учетом сольватации, так ли это? Если так то как рассчитать этот параметр если можно c помощью WinGamess.

P.S. Я по образованию фармацевт, по работе комбинаторщик/медхимик поэтому заранее прошу прощения если вопросы будут некорректны.

[VTur]

Статью прочитал (вторую). Как я понял основным критерием стабильности выступает энтальпия с учетом сольватации, так ли это? Если так то как рассчитать этот параметр если можно c помощью WinGamess.

Свободная энергия Гиббса

[sanya1024]

Я бы начала с построения адекватной модели сольвата. Чаще всего таутомеры стабилизируются за счет каких-то специфических взаимодействий с растворителем (водородные связи, координация и т.п.). Соответственно, строим сольваты каждого таутомера, сажая молекулы растворителя туда, где они могут образовать специфические связи. Иногда этого достаточно, иногда нужно дополнить это учетом растворителя в континуальной модели (PCM).
На кластерной модели можно считать все термохимические параметры (энтальпия, энтропия, своб. энергии) после оптимизации геометрии и расчета гессиана. Однако вся термохимия будет рассчитана в приближении "гармонический осциллятор, жесткий ротатор", что не вполне корректно для развесистых супрамолекулярных систем, какой является сольват. В континуальной модели гессианы считать нельзя (тут недавно была весьма бурная дискуссия по этому поводу), зато расчет PCM сразу выдает Free energy of solvation.
Боюсь, для неспециалиста задачка может оказаться неподъемной -- слишком много тонкостей будет вылезать по ходу дела.

[Лечащий Врач]

1) Если соединение уже есть, проще померить соотношение таутомеров экспериментально, чем посчитать. ИК может помочь, ЯМР, даже УФ. РСИ даст информацию о твердом теле.

2) если соединение только в планах, поищите в литературе экспериментальные данные по родственным, статьи по таутомерии в подобных соединениях. Как вы понимаете, для кето-енольной таутомерии, напр, часто на пальцах можно предсказать предпочтительный изомер обычно. А в других случаях могут быть примеры, как считать (метод, базис). А если примеров как считать нет, можно сначала попытаться из расчета воспроизвести известное соотношение.

3) если и литературных данных нет, то для начала советую просто соптимизировать в газовой фазе оба таутомера (ну, скажем, если у вас Гамесс, в PBE0/6-311G*). Если различие в энергии превысит 10 ккал/моль, то предпочтение однозначно, и эффекты растворителя на него, скорее всего, не повлияют. Если цифра около 2-3 ккал/моль, то вы не сможете, скорее всего, толком "с нуля" предсказать изомер.

Как-то так. Но это взгляд с позиций больше экспериментатора, чем расчетчика sanya1024 уже написала, как это в первом приближении делать строго.