MỐI LIÊN QUAN CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT VÀ TÁC DỤNG SINH HỌC

Chương 1. MỞ ĐẦU 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG 1.2. ỨNG DỤNG CỦA THIẾT KẾ PHÂN TỬ VỚI TRỢ GIÚP MÁY TÍNH 1.2.1. Các tác dụng sinh vật 1.2.2. Một số ví dụ về ứng dụng QSAR Chương 2. CẤU TRÚC HÌNH HỌC CỦA PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ TỰ DO 2.1. HYDROCARBON KHÔNG VÒNG 2.1.1. Các hydrocarbon no mạch thẳng 2.1.1.1. Độ dài liên kết 2.1.1.2. Góc liên kết 2.1.2. Các hydrocarbon no phân nhánh 2.1.3. Alken và cumulen 2.1.3.1. Độ dài liên kết 2.1.3.2. Góc hóa trị 2.1.3.3. Cấu dạng 2.1.4. Alkyn 2.1.5. Hợp chất có liên kết liên hợp 2.1.5.1. Các hydrocarbon với liên kết đôi liên hợp 2.1.5.2. Các hợp chất với hệ liên kết liên hợp C=C−C=O và O=C−C=O 2.1.5.3. Cấu dạng của phân tử với hệ liên kết đôi liên hợp 2.2. HYDROCARBON THƠM 2.2.1. Benzen và đồng đẳng 2.2.2. Diphenyl và dẫn xuất 2.2.3. Các hydrocarbon thơm ngưng tụ 2.3. HYDROCARBON ĐỒNG VÒNG 2.3.1. Hydrocarbon đơn vòng no 2.3.1.1. Độ dài liên kết 2.3.1.2. Góc hóa trị 2.3.2. Hydrocarbon đơn vòng không no 2.3.2.1. Liên kết bội trong vòng 2.3.2.2. Liên kết bội trong mạch nhánh 2.3.3. Spiran 2.3.4. Bicyclohydrocarbon 4 2.3.4.1. Bixcloro[m.n.0]alkan (alken) 2.3.4.2. Bixcloro[m.n.1]alkan (alken) 2.4. DẪN XUẤT HALOGEN CỦA HYDROCARBON 2.4.1. Quy luật về giá trị độ dài liên kết và góc hóa trị 2.4.2. Một số vấn đề về cấu dạng ở các dẫn xuất halogen của hydrocarbon 2.5. HỢP CHẤT CHỨA OXY 2.5.1. Alcohol và ether 2.5.2. Aldehyd và keton 2.5.2.1. Formaldehyd, acetaldehyd, aceton 2.5.2.2. Các dẫn xuất halide của aceton và acetylaceton 2.5.2.3. Acetyl halide 2.5.2.4. Keten 2.5.3. Acid carboxylic, dimer và anhydrid của nó 2.5.3.1. Acid carboxylic và dimer của nó 2.5.3.2. Acid carboxylic thế αƯ 2.5.3.3. Anhydrid của các acid carboxylic 2.6. HỢP CHẤT CHỨA NITROGEN 2.6.1. Các amin béo và thơm đơn giản nhất 2.6.1.1. Amoniac và methylamin 2.6.1.2. Các dẫn xuất của hydrazin 2.6.1.3. Các amin thơm 2.6.2. Cấu trúc các phân tử amid của acid carboxylic 2.6.3. Các hợp chất với nguyên tử nitrogen phối trí 2 2.6.4. Nitril và các dẫn xuất của cyanamid 2.6.5. Hợp chất nitro 2.7. HỢP CHẤT DỊ VÒNG 2.7.1. Cấu trúc của các hợp chất dị vòng với số nguyên tử trong vòng từ 3 đến 6 2.7.2. Bàn luận các số liệu cấu trúc 2.7.2.1. Các hợp chất dị vòng no 2.7.2.2. Các dị vòng 4 cạnh 2.7.2.3. Các dị vòng 5 cạnh 2.7.2.4. Các dị vòng 6 cạnh 2.7.2.5. Các dị vòng thơm Chương 3. CÁC THAM SỐ CẤU TRÚC 3.1. THÔNG SỐ ELECTRON 3.1.1. Hằng số σĐ Hammett 3.1.2. Moenyme dipol 3.1.3. Mật độ điện tích 3.1.4. Thế tĩnh điện phân tử 3.1.5. Năng lượng orbital 5 3.1.6. Thế ion hóa 3.1.7. Thang độ âm điện 3.2. THÔNG SỐ HÓA LÝ 3.2.1. Hệ số phân bố octanol-nước 3.2.1.1. Bản chất của hệ số phân bố 3.2.1.2. Tính toán logP theo phương pháp kinh nghiệm 3.2.1.3. Ứng dụng phương pháp hóa lượng tử trong tính toán logP 3.2.2. Thông số ưa dầu 3.3. THÔNG SỐ KHÔNG GIAN 3.3.1. Thông số không gian Taft 3.3.2. Thông số STERIMOL 3.3.3. Độ khúc xạ phân tử gam (đối với chất lỏng) 3.3.4. Thể tích phân tử 3.3.5. Độ khả phân cực Chương 4. MỐI TƯƠNG QUAN ĐỊNH LƯỢNG CẤU TRÚC-HOẠT TÍNH 4.1. CÁC THÔNG SỐ QSAR 4.2. MỐI LIÊN QUAN GIỮA CẤU TRÚC HÓA HỌC VÀ TÁC DỤNG SINH HỌC 4.2.1. Tác dụng của thuốc và chất thụ cảm 4.2.1.1. Khái niệm về chất thụ cảm 4.2.1.2. Tác dụng của thuốc và chất thụ cảm 4.2.2. Các nhóm có tác dụng sinh học 4.2.3. Sự biến đổi cấu trúc và tác dụng 4.2.3.1. Dãy đồng đẳng 4.2.3.2. Đồng phân vị trí nhóm chức 4.2.3.3. Đồng phân hình học 4.2.3.4. Đồng phân cấu dạng 4.2.3.5. Đồng phân quang học 4.2.3.6. Sự thế tương đồng lập thể 4.3. BẢN CHẤT HÓA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH DỊ HOÁ THUỐC 4.3.1. Các phản ứng biến hóa sinh học giai đoạn I 4.3.1.1. Phản ứng oxy hóa 4.3.1.2. Phản ứng khử hóa 4.3.1.3. Phản ứng thủy phân 4.3.2. Các phản ứng biến hóa sinh học giai đoạn II 4.3.2.1. Methyl hóa 4.3.2.2. Acetyl hóa 4.3.2.3. Kết hợp với sulfat 4.3.2.4. Kết hợp với acid glucuronic 4.3.2.5. Kết hợp với αƯ-aminoacid 6 4.4. GIỚI THIỆU VỀ MỐI LIÊN QUAN ĐỊNH LƯỢNG CẤU TRÚC-TÁC DỤNG (QSAR) 4.5. MÔ HÌNH TOÁN CỘNG TÍNH 4.5.1. Mở đầu 4.5.2. Mô hình toán cộng tính Free-Wilson 4.5.2.1. Giới thiệu 4.5.2.2. Mô hình Free-Wilson 4.5.2.3. Mô hình Fujita-Ban 4.5.2.4. Mô hình Cammarata 4.5.2.5. Mô hình Kopecký 4.5.2.6. Xác định mối quan hệ giữa cấu trúc và họat tính 4.5.3. Phép phân tích hồi quy tuyến tính đa biến. Phương pháp Hansch 4.5.3.1. Mô hình phân bố cân bằng Furguson 4.5.3.2. Mô hình Hansch 4.5.3.3. Tính hợp lệ của phương trình hồi quy tuyến tính đa biến 4.4. THUYẾT LƯỢNG TỬ VÀ TÁC DỤNG SINH HỌC 4.4.1. Thuyết Inuoye. “Hai điểm họat động” trên chất thụ cảm 4.4.2. Thuyết nhiều electron của Klopmann-Hudson 4.4.2.1. Phức chất bị kiểm tra bởi obitan biên 4.4.2.2. Phức chất điều khiển bởi điện tích 4.4.2.3. Khảo sát obitan phân tử của tính ưa dầu 4.4.2.4. Quan hệ “gần đúng” thực nghiệm 4.4.3. Nghiên cứu thăm dò thuốc nhờ hóa lượng tử 4.4.3.1. Mối quan hệ định lượng giữa tác dụng sinh học và các tham số hóa lượng tử. Thuyết “liên kết hai điện dương” của Pullman 4.4.3.2. Các chất kìm hãm acetylcholinesterraza Chương 5. THỰC HÀNH TÍNH TOÁN TRONG HYPERCHEM Phần I. CƠ SỞ HYPERCHEM Bài 5.1. Công cụ trong HyperChem Bài 5.2. Khởi tạo các phân tử nhỏ ở dạng 2D và 3D Bài 5.3. Di chuyển, quay và đặt lại phân tử Bài 5.4. Đo lường các tính chất cấu trúc Bài 5.5. Lập chuỗi polypeptit Bài 5.6. Chọn và hiển thị các tập hợp con Bài 5.7. Làm việc với đại phân tử Phần II. TÍNH TOÁN TRONG HYPERCHEM Bài 5.8. Cực tiểu hóa năng lượng của hệ phân tử Bài 5.9. Động lực học mô phỏng và các tính chất cân bằng 7 Bài 5.10. Tính toán obitan nguyên tử Bài 5.11. Tương tác của nước với N-methyl−acetamid Phần bài tập Phần I - CÁC BÀI TẬP VỀ QSAR Phần II- CÁC BÀI TẬP VỀ TRƯỜNG LỰC Phần III- CÁC BÀI TẬP CƠ BẢN Phần phụ lục PHỤ LỤC 1. CHÚ GIẢI THUẬT NGỮ DÙNG TRONG THIẾT KẾ PHÂN TỬ TRỢ GIÚP MÁY TÍNH PHỤ LỤC 2. MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ PHỤ LỤC 3. MỘT SỐ PHẦN MỀM THÔNG DỤNG DÙNG TRONG THIẾT KẾ PHÂN TỬ PHỤ LỤC 4. MỘT SỐ TRƯỜNG LỰC TRONG CƠ HỌC PHÂN TỬ PHỤ LỤC 5. TÓM TẮT MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP HOÁ LƯỢNG TỬ

NGUYN èNH THNH MốI LIÊN QUAN CấU TRúC, TíNH CHấT Và TáC DụNG SINH học (Dnh cho sinh viờn, hc viờn cao hc v nghiờn cu sinh chuyờn ngnh Hoỏ hc Hu c v Hoỏ Dc) NH XUT BN I HC QUC GIA H NI MC LC Chng M U 1.1 GII THIU CHUNG 1.2 NG DNG CA THIT K PHN T VI TR GIP MY TNH 10 1.2.1 Cỏc tỏc dng sinh vt .10 1.2.2 Mt s vớ d v ng dng QSAR 11 Chng CU TRC HèNH HC CA PHN T HP CHT HU C T DO 13 2.1 HYDROCARBON KHễNG VềNG 13 2.1.1 Cỏc hydrocarbon no mch thng .13 2.1.1.1 di liờn kt 13 2.1.1.2 Gúc liờn kt 14 2.1.2 Cỏc hydrocarbon no phõn nhỏnh .16 2.1.3 Alken v cumulen 17 2.1.3.1 di liờn kt 17 2.1.3.2 Gúc húa tr 18 2.1.3.3 Cu dng 19 2.1.4 Alkyn 20 2.1.5 Hp cht cú liờn kt liờn hp 21 2.1.5.1 Cỏc hydrocarbon vi liờn kt ụi liờn hp 21 2.1.5.2 Cỏc hp cht vi h liờn kt liờn hp C=CC=O v O=CC=O 22 2.1.5.3 Cu dng ca phõn t vi h liờn kt ụi liờn hp 22 2.2 HYDROCARBON THM .24 2.2.1 Benzen v ng ng .24 2.2.2 Diphenyl v dn xut .25 2.2.3 Cỏc hydrocarbon thm ngng t .27 2.3 HYDROCARBON NG VềNG 27 2.3.1 Hydrocarbon n vũng no 27 2.3.1.1 di liờn kt 27 2.3.1.2 Gúc húa tr 28 2.3.2 Hydrocarbon n vũng khụng no .29 2.3.2.1 Liờn kt bi vũng 29 2.3.2.2 Liờn kt bi mch nhỏnh 31 2.3.3 Spiran 33 2.3.4 Bicyclohydrocarbon .34 2.3.4.1 Bixcloro[m.n.0]alkan (alken) 34 2.3.4.2 Bixcloro[m.n.1]alkan (alken) 35 2.4 DN XUT HALOGEN CA HYDROCARBON 37 2.4.1 Quy lut v giỏ tr di liờn kt v gúc húa tr 38 2.4.2 Mt s v cu dng cỏc dn xut halogen ca hydrocarbon 44 2.5 HP CHT CHA OXY 44 2.5.1 Alcohol v ether .44 2.5.2 Aldehyd v keton 48 2.5.2.1 Formaldehyd, acetaldehyd, aceton 48 2.5.2.2 Cỏc dn xut halide ca aceton v acetylaceton 49 2.5.2.3 Acetyl halide 50 2.5.2.4 Keten 52 2.5.3 Acid carboxylic, dimer v anhydrid ca nú .52 2.5.3.1 Acid carboxylic v dimer ca nú 52 2.5.3.2 Acid carboxylic th 53 2.5.3.3 Anhydrid ca cỏc acid carboxylic 54 2.6 HP CHT CHA NITROGEN .54 2.6.1 Cỏc amin bộo v thm n gin nht 55 2.6.1.1 Amoniac v methylamin 55 2.6.1.2 Cỏc dn xut ca hydrazin 57 2.6.1.3 Cỏc amin thm 57 2.6.2 Cu trỳc cỏc phõn t amid ca acid carboxylic 58 2.6.3 Cỏc hp cht vi nguyờn t nitrogen phi trớ 60 2.6.4 Nitril v cỏc dn xut ca cyanamid 62 2.6.5 Hp cht nitro 63 2.7 HP CHT D VềNG .65 2.7.1 Cu trỳc ca cỏc hp cht d vũng vi s nguyờn t vũng t n 65 2.7.2 Bn lun cỏc s liu cu trỳc 66 2.7.2.1 Cỏc hp cht d vũng no 66 2.7.2.2 Cỏc d vũng cnh 68 2.7.2.3 Cỏc d vũng cnh 69 2.7.2.4 Cỏc d vũng cnh 69 2.7.2.5 Cỏc d vũng thm 70 Chng CC THAM S CU TRC 72 3.1 THễNG S ELECTRON 72 3.1.1 Hng s Hammett .72 3.1.2 Moenyme dipol .75 3.1.3 Mt in tớch .81 3.1.4 Th tnh in phõn t 81 3.1.5 Nng lng orbital 81 3.1.6 Th ion húa 82 3.1.7 Thang õm in 83 3.2 THễNG S HểA Lí 85 3.2.1 H s phõn b octanol-nc 85 3.2.1.1 Bn cht ca h s phõn b 85 3.2.1.2 Tớnh toỏn logP theo phng phỏp kinh nghim 87 3.2.1.3 ng dng phng phỏp húa lng t tớnh toỏn logP 90 3.2.2 Thụng s a du 93 3.3 THễNG S KHễNG GIAN 96 3.3.1 Thụng s khụng gian Taft .96 3.3.2 Thụng s STERIMOL 97 3.3.3 khỳc x phõn t gam (i vi cht lng) 98 3.3.4 Th tớch phõn t .100 3.3.5 kh phõn cc 100 Chng MI TNG QUAN NH LNG CU TRC-HOT TNH 102 4.1 CC THễNG S QSAR 102 4.2 MI LIấN QUAN GIA CU TRC HểA HC V TC DNG SINH HC 108 4.2.1 Tỏc dng ca thuc v cht th cm 108 4.2.1.1 Khỏi nim v cht th cm 108 4.2.1.2 Tỏc dng ca thuc v cht th cm 109 4.2.2 Cỏc nhúm cú tỏc dng sinh hc .111 4.2.3 S bin i cu trỳc v tỏc dng .114 4.2.3.1 Dóy ng ng 114 4.2.3.2 ng phõn v trớ nhúm chc 124 4.2.3.3 ng phõn hỡnh hc 125 4.2.3.4 ng phõn cu dng 126 4.2.3.5 ng phõn quang hc 126 4.2.3.6 S th tng ng lp th 128 4.3 BN CHT HểA HC CA QU TRèNH D HO THUC 132 4.3.1 Cỏc phn ng bin húa sinh hc giai on I 132 4.3.1.1 Phn ng oxy húa 132 4.3.1.2 Phn ng kh húa 142 4.3.1.3 Phn ng thy phõn 143 4.3.2 Cỏc phn ng bin húa sinh hc giai on II 145 4.3.2.1 Methyl húa 145 4.3.2.2 Acetyl húa 146 4.3.2.3 Kt hp vi sulfat 147 4.3.2.4 Kt hp vi acid glucuronic 147 4.3.2.5 Kt hp vi -aminoacid 148 4.4 GII THIU V MI LIấN QUAN NH LNG CU TRC-TC DNG (QSAR) 148 4.5 Mễ HèNH TON CNG TNH 150 4.5.1 M u 150 4.5.2 Mụ hỡnh toỏn cng tớnh Free-Wilson .151 4.5.2.1 Gii thiu 151 4.5.2.2 Mụ hỡnh Free-Wilson 157 4.5.2.3 Mụ hỡnh Fujita-Ban 161 4.5.2.4 Mụ hỡnh Cammarata 163 4.5.2.5 Mụ hỡnh Kopecký 165 4.5.2.6 Xỏc nh mi quan h gia cu trỳc v hat tớnh 166 4.5.3 Phộp phõn tớch hi quy tuyn tớnh a bin Phng phỏp Hansch 168 4.5.3.1 Mụ hỡnh phõn b cõn bng Furguson 168 4.5.3.2 Mụ hỡnh Hansch 168 4.5.3.3 Tớnh hp l ca phng trỡnh hi quy tuyn tớnh a bin 183 4.4 THUYT LNG T V TC DNG SINH HC 186 4.4.1 Thuyt Inuoye Hai im hat ng trờn cht th cm 187 4.4.2 Thuyt nhiu electron ca Klopmann-Hudson .189 4.4.2.1 Phc cht b kim tra bi obitan biờn 190 4.4.2.2 Phc cht iu khin bi in tớch 191 4.4.2.3 Kho sỏt obitan phõn t ca tớnh a du 191 4.4.2.4 Quan h gn ỳng thc nghim 192 4.4.3 Nghiờn cu thm dũ thuc nh húa lng t 193 4.4.3.1 Mi quan h nh lng gia tỏc dng sinh hc v cỏc tham s húa lng t Thuyt liờn kt hai in dng ca Pullman 193 4.4.3.2 Cỏc cht kỡm hóm acetylcholinesterraza 194 Chng THC HNH TNH TON TRONG HYPERCHEM 196 Phn I C S HYPERCHEM .196 Bi 5.1 Cụng c HyperChem 196 Bi 5.2 Khi to cỏc phõn t nh dng 2D v 3D 210 Bi 5.3 Di chuyn, quay v t li phõn t .215 Bi 5.4 o lng cỏc tớnh cht cu trỳc 220 Bi 5.5 Lp chui polypeptit 229 Bi 5.6 Chn v hin th cỏc hp 235 Bi 5.7 Lm vic vi i phõn t 243 Phn II TNH TON TRONG HYPERCHEM 256 Bi 5.8 Cc tiu húa nng lng ca h phõn t 256 Bi 5.9 ng lc hc mụ phng v cỏc tớnh cht cõn bng .268 Bi 5.10 Tớnh toỏn obitan nguyờn t 287 Bi 5.11 Tng tỏc ca nc vi N-methylacetamid 300 Phn bi 308 Phn I - CC BI TP V QSAR 308 Phn II- CC BI TP V TRNG LC 316 Phn III- CC BI TP C BN 317 Phn ph lc 335 PH LC CH GII THUT NG DNG TRONG THIT K PHN T TR GIP MY TNH .335 PH LC MT S I LNG VT Lí 347 PH LC MT S PHN MM THễNG DNG DNG TRONG THIT K PHN T 349 PH LC MT S TRNG LC TRONG C HC PHN T 355 PH LC TểM TT MT S PHNG PHP HO LNG T 358 TI LIU THAM KHO 365 Chng M U 1.1 GII THIU CHUNG Trong vi thp k gn õy, vi s phỏt trin vt bc ca ngnh tin hc, vi tc x lý ca b x lý trung tõm (Central Processor Unit-CPU) ngy cng tng, s thõm nhp ca tin hc vo cỏc ngnh khoa hc núi chung, v húa hc núi riờng ngy cng sõu sc Cỏc ngnh khoa hc húa hc vi s tr giỳp ca mỏy tớnh (Computer-assisted Chemistry), ú c bit l ngnh húa lý thuyt, c bit phỏt trin Hoỏ tin hc (Computational Chemistry) cú th núi l mt ngnh mi S xut hin v tớnh ph bin ca nú song song vi s tin b v nng lc tớnh toỏn my thp k qua Cng nh cỏc ngnh khỏc húa hc, húa tin s dng cỏc cụng c riờng ca mỡnh hiu cỏc phn ng v quỏ trỡnh húa hc: Cỏc nh khoa hc s dng cỏc phn mm mỏy tớnh hiu rừ cỏc quỏ trỡnh húa hc ny v mi quan tõm u tiờn l m mang cỏc hiu bit v húa hc Trong ngnh húa tin hc, cú th cú cỏc hng chớnh nh sau: - Hoỏ lng t (Quantum Chemistry) nghiờn cu gii phng trỡnh Schrửdinger theo cỏc phng phỏp khỏc hiu c cỏc thụng tin v electron phõn t - C hc phõn t (Molecular Mechanics) xem xột th nng ca phõn t bng cỏch s dng cỏc phng trỡnh ca c hc c in mụ t cỏc b mt th nng v cỏc tớnh cht vt lý ca nguyờn t - ng hc phõn t (Molecular Dynamics) tớnh toỏn v trớ v tc ca cỏc nguyờn t v phõn t phn ng húa hc hoc mt s quỏ trỡnh hoỏ lớ - phõn t (Molecular Graphics): hin th phõn t Thit k phõn t vi tr giỳp mỏy tớnh (Computer-Assisted Molecular DesignCAMD) núi chung, v thit k thuc vi tr giỳp mỏy tớnh (Computer-Assited Drug Design-CADD) núi riờng l s kt hp cỏc hiu bit v cỏc hng trờn ca húa tin hc v cỏc cụng c toỏn hc cn thit khỏc (nh thng kờ ) nghiờn cu v mụ hỡnh phõn t cỏc hp cht hu c mi cú cỏc tớnh cht húa lý hay hat tớnh sinh hc mong mun cú th d oỏn c trc C hai u da trờn cựng mt c s l cỏc mụ hỡnh mi tng quan nh lng gia cu trỳc-tỏc dng v cu trỳc-tớnh cht, c xỏc nh di hỡnh thc cỏc mụ hỡnh toỏn hc ca thng kờ toỏn nh s tr giỳp ca mỏy tớnh Túm li, vic nghiờn cu mi tng quan nh lng cu trỳc-tỏc dng (QSARQuantitative Structure-Activity Relationships) v mi tng quan nh lng cu trỳctớnh cht (QSPR-Quantitative Structure-Activity Relationships) cn thit c kin thc v kinh nghim chuyờn mụn v c cỏc kin thc v tin hc 1.2 NG DNG CA THIT K PHN T VI TR GIP MY TNH 1.2.1 Cỏc tỏc dng sinh vt Nhiu lp hp cht cú tỏc dng sinh vt ó c d oỏn bng mụ hỡnh mi tng quan cu trỳc-tỏc dng v ó c tng hp thc t Trong bng di õy dn mt s hp cht hoc lp hp cht tiờu biu v tỏc dng sinh vt ca chỳng (xem bng di) Nhúm hp cht Tỏc dng sinh vt Cỏc propynylamin c ch enzyme monoamin oxidase Erythromycin Khỏng khun ng ng ca acid fusaric c ch enzyme dopamin -oxidase Dn xut amid ca dopamin Thy phõn bi enzyme arylamin Cỏc phenanthren Khỏng st rột Cỏc pyrimidon c ch phn ng Hill Cỏc pyridin-2-methanol Co git c Cỏc arylamidinure Khỏng st rột Rifamicin Khỏng khun Cỏc cyclopropylamin c ch enzyme monoamin oxidase Cỏc 3-carbamoylpiperidin c ch enzyme cholinesterrase Cỏc azapurin-6-on Khỏng d ng Cỏc -carbolin c ch enzyme monoamin oxidase Cỏc sulfamid Khỏng khun Dn xut clornidin Chng huyt ỏp cao Cỏc phenyloxazolidon Chng tỏc dng phúng x Cỏc hydantoin Khỏng ung th 10 UniChem UniChem (Version 4.1) l phn mm cú giao din ho ca Oxford Molecular Group, Inc v chy trờn Cray, SGI, RS/6000 a ch website: http://www.oxmol.com/ B PHN MM ab initio V DFT Mt s gúi phn mm ny cng cú cỏc chc nng tớnh toỏn bỏn kinh nghim hay c hc phõn t ADF ADF (Version 1999.02) (vit tt ca Amsterdam density functional) l phn mm ca Scientific Computing & Modelling NV v chy trờn Cray, SGI, PC (Pentium Pro hay Linux), DEC, Fujitsu, RS/6000, NEC, HP Nú thc hin cỏc tớnh toỏn DFT v ab initio v bao gm cỏc tớnh toỏn nh ti u hoỏ hỡnh hc, ti u hoỏ trng thỏi chuyn tip, tớnh toỏn tn s, v ng phn ng ngoi nú cng dựng tớnh toỏn cỏc trng thỏi kớch thớch electron s dng phng phỏp TDDFT Cỏc hiu ng solvat hoỏ cng cú th tớnh toỏn c bng phng phỏp COSMO in trng v in tớch im cú th tớnh toỏn c Cỏc tớnh toỏn DFT dựng phng phỏp ZORA hay Pauli Hamiltonian Mt s tớnh cht khỏc ca phõn t cng c xỏc nh nh mụ phng ph ESR v NMR Cỏc hiu ng siờu phõn cc, v cng ph Raman xỏc nh bng phng phỏp TDDFT a ch website: http://www.scm.com/ Crystal Crystal (98 1.0) l chng trỡnh ca nhúm Theoretical Chemistry Group, chy trờn PC (Linux, Windows-98, Windows-NT), UNIX, dựng tớnh toỏn ab initio v cu trỳc bng súng a ch website: http://www.ch.unito.it/ifm/teorica/crystal.html hay http://www.dl.ac.uk/TCSC/Software/CRYSTAL GAMESS GAMESS (vit tt ca General Atomic and Molecular Electronic Structure System) (Version 6.4, 2004), chy trờn PC, Macintosh, Linux, Unix, VMS õy l chng trỡnh tớnh toỏn ab initio v bỏn kinh nghim, v c s dng rng rói tớnh toỏn ab initio õy l mt phn mm cú cht lng cao v phớ c cỏc nh nghiờn cu s dng rng rói Cỏc phng phỏp ab initio gm cú RHF, UHF, ROHF, GVB, MCSCF cựng vi cỏc hiu chnh MP2 v CI; cỏc phng phỏp bỏn kinh nghim nh MNDO, AM1 v PM3 351 GAMESS cú th tớnh toỏn cu trỳc chuyn tip, ta phn ng, tn s v cng dao ng Chng trỡnh cng cú mt s tu chn tớnh toỏn cỏc tớnh cht quang hc v quang hc khụng tuyn tớnh a ch website: http://www.msg.ameslab.gov/GAMESS/GAMESS.html Gaussian Gaussian l chng trỡnh tớnh toỏn ab initio program, ca Gaussian, Inc v chy trờn PC (Windows v Linux), DEC, Cray, Fujitsu, HP-UX, RS/6000, NEC, SGI, Sun Chng trỡnh ny gm mt khong rng cỏc chc nng ca bt kỡ mó ngun ab initio ( HF, ROHF, MPn, CI, CC, QCI, MCSCF, CBS, v G2 ), mt s ln chc nng tớnh toỏn DFT v cng cú mt s phng phỏp bỏn kinh nghim [AM1, PM3, and ZINDO (single point)] v c hc phõn t (nh Amber, Dreiding, UFF) da trờn cỏc tớnh toỏn QM/MM a ch website: http://www.gaussian.com/ Jaguar Jaguar (Version 3.5) l chng trỡnh tớnh toỏn ab initio trờn cỏc phõn t ln ca Schrửdinger, Inc chy trờn SGI, RS/6000, HP-UX, Cray, Alpha, PC (Linux) Nú bao gm cỏc tớnh toỏn HF, GVB, DFT, v MP2 a ch website: http://www.schrodinger.com/ MOLPRO MOLPRO l chng trỡnh tớnh toỏn ab initio ca P J Knowles chy trờn Linux, Alpha, Cray, Fujitsu, AIX, SGI, Sun, HP-UX, NEC v dnh cho cỏc tớnh toỏn phc hp Cỏc phng phỏp tớnh toỏn cú th cú l HF, CI, MRCI, FCI, CC, DFT, MCSCF, CASSCF, ACPF, CEPA, a ch website: http://www.tc.bham.ac.uk/molpro/ Q-Chem Q-Chem (Version 1.2) l chng trỡnh tớnh toỏn ab initio ca Q-Chem, Inc chy trờn PC (Windows v Linux), DEC, Cray, Fujitsu, RS/6000, SP2, SGI, Sun v dựng tớnh toỏn trờn cỏc phõn t ln Phng phỏp tớnh toỏn gm HF, ROHF, UHF, and MP2 Hamiltonian cng nh DFT a ch website: http://www.q-chem.com/ 352 C CC PHN MM BN KINH NGHIM AMPAC AMPAC (Version 6.51) l chng trỡnh tớnh toỏn bỏn kinh nghim chy trờn PC (Windows & Linux), SGI, RS6000, Alpha, Sun, HP-UX ca Semichemis Inc Chng trỡnh bao gm cỏc phng phỏp bỏn kinh nghim nh AM1, SAM1, SAM1/d, MNDO, MNDO/d, MNDOC, MINDO/3, v PM3 Cỏc phng phỏp solvat hoỏ bao gm SM1-SM3 v COSMO Cỏc dng tớnh toỏn cú th cú l single-point, ti u hoỏ hỡnh hc, tớnh toỏn tn s, IRC v ng phn ng a ch website: http://www.semichem.com/ MOPAC MOPAC (Versions v 2000) (vit tt ca Molecular Orbital PACkage) chy trờn PC, v nhiu h UNIX ca Schrửdinger, Inc.l mt cỏc phn mm bỏn kinh nghim c s dng rng rói Chng trỡnh cú th s dng cỏc giao gin ho dựng MOPAC nh WinMOPAC ca Fujitsu, Alchemy ca SciVision, PC Model ca Serena Software, Chem3D ca CambridgeSoft, v HyperChem ca HyperCube Inc Cỏc phng phỏp bỏn kinh nghim gm MNDO, MINDO/3, AM1, v PM3 a ch website: http://www.schroedinger.com/ YAeHMOP YAeHMOP (vit tt ca Yet Another extended Hỹckel Molecular Orbital Package) chy trờn PC (Linux), Macintosh, RS/6000, HP-UX, SGI a ch website: http://overlap.chem.cornell.edu:8080/yaehmop.html and POLYRATE POLYRATE (Version 8.0) l mt phn mm chy trờn Unix, Linux v thc hin tớnh toỏn tc phn ng hoỏ hc, bao gm cỏc chng trỡnh MORATE, GAUSSRATE, v AMSOLRATE Phn mm ny cú th tớnh toỏn tc o phn ng trờn c s phõn tớch b mt th nng cho cỏc phn ng n phõn t v lng phõn t pha khớ, hay phn ng ca phõn t pha khớ hay phõn t hp th trờn b mt cht rn a ch website: http://comp.chem.umn.edu/polyrate/ QCPE QCPE (Quantum Chemistry Program Exchange) l kho cha cỏc chng trỡnh nhiu tỏc gi úng gúp v cú khong hng trm chng trỡnh vi mó ngun a ch website: http://server.ccl.net/cca/html pages/qcpe/index.shtml 353 Ngoi ra, mt s phn mm tớnh toỏn khỏc c lit kờ cỏc ti liu sau: D B Boyd, Rev Comput Chem., 11, 373 (1997) Computational Thermochemistry, K K Irikura, D J Frurip, Eds., Appendix A., American Chemical Society, Washington (1998) Encyclopedia of Computational Chemistry, John Wiley & Sons, New York (1998) http://server.ccl.net/ http://www.chamotlabs.com/cl/Freebies/Software.html http://nhse.npac.syr.edu:8015/rib/repositories/csir/catalog/index.html J P Bays, J Chem Ed., 69, 209 (1992) Cỏc phn mm cú th c mua trc tip t cỏc a ch website sau: http://genamics.com/software/ http://www.ChemStore.com/ http://www.chemsw.com/ http://www.falconsoftware.com/ http://www.biosoft.com/ http://www.trinitysoftware.com/ http://chemweb.com/ http://www.claessen.net/chemistry/soft en.html http://www.sciquest.com/ 354 PH LC MT S TRNG LC TRONG C HC PHN T Th nng ca mt h phõn t l tng ca cỏc hm th nng: E=Eliờn kt + Egúc liờn kt + Egúc nh din + EvdW + Ehydro + Etnh in + Eun ngoi mt phng Hin tn ti khong 15 loi trng lc khỏc nhau, v mt s trng lc thụng dng c bao hm mt vi phn mm thụng dng Cỏc trng lc ny c gii thiu di Trng lc AMBER AMBER (Assisted Model Buiding with Energy Refinement) l tờn gi ca mt trng lc v ca mt chng trỡnh c hc phõn t, c thụng s húa cho protein v acid nucleic AMBER ch s dng s hng liờn kt v khụng liờn kt, v khụng dựng s hng liờn kt chộo Cỏc kt qu tớnh toỏn rt tt cho protein v acid nucleic, nhng ụi khụng ỏng tin cy cho cỏc h khỏc Trng lc CHARMM CHARMM (Chemistry at Harvard Macromolecular Mechanics) l tờn gi cho c trng lc v chng trỡnh bao hm trng lc ny, dnh cho cỏc tớnh toỏn c hc phõn t cho protein v acid nucleic Hin trng lc ny c ng dng rng rói cho cỏc phõn t sinh hc, ng hc phõn t, solvat húa, quỏ trỡnh kt tinh, phõn tớch dao ng v cỏc nghiờn cu QM/MM (c hc lng t/c hc phõn t) CHARMM s dng s hng húa tr, mt s ú l s hng tnh in Trng lc CFF CFF (Consistent Force Field) c phỏt trin v cho cỏc kt qu khỏ chớnh xỏc i vi cu dng, ph dao ng, nng lng kộo dón, v entanpi dao ng ca protein Cú mt s bin th khỏc nhau, nh phiờn bn Ure-Bradley (UBCFF), phiờn bn húa tr (CVFF), v phiờn bn Lynghy CFF.Trng lc c thụng s húa bng c hc lng t (QMFF) t cỏc kt qu tớnh toỏn ab initio Cỏc trng lc trờn s dng s hng húa tr, ú cú mt s hng tnh in, v 4-6 s hng liờn kt chộo Trng lc CHEAT CHEAT (Carbohydrate Hydroxyls Represented by External AToms) l trng lc c thit k dnh cho mụ hỡnh húa cacbohidrat 355 Trng lc DREIDING DREIDING l trng lc dnh cho tt c cỏc phõn t hu c v phõn t sinh hc, c s dng rng rói cho cỏc h phõn t ln DREIDING s dng s hng húa tr, ú cú mt s s hng tnh in Trng lc ECEPP ECEPP (Empirical Conformational Energy Program for Peptides) l tờn gi ca c trng lc v chng trỡnh tớnh toỏn dựng trng lc ny õy l mt trng lc peptide c s dng sm nht ECEPP s dng s hng húa tr, mt s hng van der Waals, v mt s s hng tnh in Trng lc EFF EFF (Empirical Force Field) l mt trng lc c thit k mụ hỡnh húa cỏc hydrocarbon Trng lc trờn s dng s hng húa tr, khụng cú s hng tnh in, v s hng liờn kt chộo Trng lc GROMOS GROMOS (GROnigen MOlecular Simulation) l tờn gi ca c trng lc v chng trỡnh tớnh toỏn dựng trng lc ny, dựng d oỏn s chuyn ng ng lc hc ca cỏc phõn t v cht lng Trng lc ny cng c dựng mụ hỡnh húa cỏc phõn t sinh hc Trng lc ny s dng s hng húa tr, ú cú mt s s hng tnh in Trng lc MM1, MM2, MM3, MM4 MM1, MM2, MM3, v MM4 l cỏc trng lc hu c a nng Cú nhiu phng ỏn khỏc t cỏc phng phỏp ban u, c bit l MM2 Phng phỏp MM3 cú l l cỏch mụ hỡnh húa chớnh xỏc nht cỏc hydrocacbon MMX (dựng PCModel) v MM+ (dựng HyperChem) l cỏc phng ỏn bin i ca MM2 Cỏc trng lc ny s dng 5-6 s hng húa tr, ú cú mt s hng tnh in, v 1-9 s hng liờn kt chộo 10 Trng lc MMFF MMFF (Merck Molecular Force Field) l mt trng lc mi c xut õy l mt trng lc a nng, c bit cho cỏc phõn t hu c MMFF94 c dnh cho cỏc mụ hỡnh húa ng hc, cng nh cho ti u húa hỡnh hc Trng lc ny s dng s hng húa tr, ú cú mt s hng tnh in, v mt s s hng liờn kt chộo 356 11 Trng lc MOMEC MOMEC l mt trng lc mụ t cỏc phc cht kim loi chuyn tip Trng lc ny c thụng s húa s dng s hng húa tr, nhng khụng cú s hng tnh in Cỏc tng tỏc kim loi-ligand gm ch s hng kộo cng liờn kt Phm vi phi trớ c trỡ bng cỏc tng tỏc khụng liờn kt gia cỏc ligand Núi chung MOMEC cho kt qu tng i tt i vi cỏc hp cht phi t bỏt din 12 Trng lc OPLS OPLS (Optimized Potentials for Liquyd Simulation) c thit k mụ hỡnh húa cỏc cht lng v cng c dựng mụ hỡnh húa ng hc phõn t cỏc phõn t sinh hc OPLS s dng s dng s hng húa tr, ú cú mt s hng tnh in, nhng khụng cú s hng liờn kt chộo 13 Trng lc Tripos Tripos l trng lc c sỏng to Cụng ty Tripos cho cỏc chng trỡnh Alchemy v SYBYL ụi nú cũn c gi l trng lc SYBYL Tripos c thit k mụ hỡnh húa cỏc phõn t hu c v phõn t sinh hc Nú cng c dựng phõn tớch CoMFA (l mt k thut 3D QSAR) Tripos s dng s hng húa tr, ú cú mt s s hng tnh in 14 Trng lc UFF UFF (Universal Force Field) Mc dự cú mt vi trng lc mang tờn ny, nhng ch cú mt trng lc cho kt qu tt i vi tt c cỏc nguyờn t Bng tun hon cỏc nguyờn t UFF c s dng rng rói cho cỏc h cú cha cỏc nguyờn t vụ c Nú c thit k s dng s hng húa tr, nhng khụng cú s hng tnh in 15 Trng lc YETI YETI l trng lc c thit k mụ t chớnh xỏc cỏc tng tỏc khụng liờn kt Nú thng c s dng mụ hỡnh húa cỏc tng tỏc gia cỏc phõn t sinh hc v cỏc phõn t cht nn nh Trng lc ny khụng c thit k ti u húa hỡnh hc phõn t, nhng cú th ti u húa hỡnh hc phõn t cựng vi mt s trng lc khỏc nh AMBER, dựng YETI d mụ hỡnh húa quỏ trỡnh tng tỏc hat cht-cht th cm 357 PH LC TểM TT MT S PHNG PHP HO LNG T PHNG PHP ab initio V HM MT Phng phỏp ab initio c c trng bi vic a vo mt c s tu ý khai trin cỏc obitan phõn t v sau ú bng vic tớnh toỏn ca tt c cỏc tớch phõn cn thit bao gm c s ny Cỏc phng phỏp tớnh toỏn hm mt (Density Functional Theory) v nhiu tớnh toỏn mc thp hn i vi cỏc tớnh toỏn DFT cng lm nh vy Cỏc tớnh toỏn DFT cú toỏn t Haminton hiu qu khỏc hn so vi cỏc tớnh toỏn Hartree-Fock, nhng phng thc SCF s dng gii cho cỏc obitan phõn t thỡ li rt ging (cỏc obitan Kohn-Sham mt trng hp v cỏc obitan Hartree-Fock trng hp khỏc) Cỏc tớnh toỏn ab initio cú th c thc hin mc gn ỳng Hartree-Fock, tng ng vi tớnh toỏn trng t hp (Self-Consistent-Field SCF), hay mc post Hartree-Fock bao gm cỏc hiu ng tng quan PHNG PHP BN THC NGHIM 2.1 Phng phỏp Huckel Phng phỏp Huckel (HUCKEL) l mt phng phỏp bỏn thc nghim cú sm nht v n gin nht Tớnh toỏn Huckel mụ hỡnh húa ch cỏc electron cỏc hirocacbon liờn hp phng Thụng s c dựng mụ t tng tỏc gia cỏc nguyờn t liờn kt Khụng cú bt kỡ nh hng nguyờn t th cp no Cỏc tớnh toỏn Huckel phn ỏnh s i xng obitan v d oỏn nh lng cỏc h s obitan, nú cng cú th cho thụng tin nh lng thụ hay hiu bit nh tớnh ca cỏc hp cht liờn hp 2.2 Phng phỏp Huckel m rng Cỏc tớnh toỏn Huckel m rng (EXTENDED HUCKEL THEORY-EHT) l cỏch thc n gin mụ hỡnh húa cỏc obitan húa tr da vo s xen ph obitan v ỏi lc electron v th ion húa S xen ph obitan cú th nhn c bng s biu din STO riờng l c lm n gin húa da vo bỏn kớnh nguyờn t u th ca phng phỏp Huckel m rng so vi phng phỏp Huckel l mụ hỡnh húa c tt c cỏc obitan húa tr Phng phỏp Huckel m rng c dựng cho tt c cỏc nguyờn t bng h thng tun hon cỏc nguyờn t húa hc õy l mt phng phỏp hon ton khụng chớnh xỏc v phc tp; nhiờn nú c s dng cho cỏc mụ hỡnh húa cỏc nguyờn t vụ c cú ớt phng phỏp dnh cho cỏc nguyờn t ny vi thi gian CPU hp lớ Mt s dng hin thi l tớnh toỏn cỏc cu trỳc hp v mụ t s i xng obitan, nhiờn rt ti d oỏn hỡnh hc phõn t 358 2.3 Phng phỏp PPP Phng phỏp PPP (Pariser-Parr-Pople) l s m rng phng phỏp Huckel m rng dnh cho cỏc d t Hin ụi phng phỏp c s dng ớt hiu ng electron cn tớnh n Chng hn, cỏc s hng da trờn tớnh toỏn PPP c kt hp vi cỏc tớnh toỏn c hc phõn t mụ t tớnh thm Phng phỏp ny cng c a dựng phỏt trin cỏc biu thc gii tớch n gin c thụng s húa i vi cỏc tớnh cht phõn t 2.4 Phng phỏp CNDO Phng phỏp CNDO (Complete Neglect of Differential Overlap) l phng phỏp n gin nht ca cỏc phng phỏp NDO (Neglect of Differential Overlap) Phng phỏp ny mụ hỡnh húa cỏc obitan húa tr ch s dng c s ti thiu ca cỏc obitan dng Slater (STOSlater Type Orbitals) Phng phỏp ny dựng c cho mt s hydrocacbon, hin ụi c dựng a c lng ban u cho cỏc tớnh toỏn ab initio hydrocacbon Thc t, tt c cỏc tớnh toỏn CNDO c thc hin dựng phng phỏp CNDO/2, l s thụng s húa ci tin ca phng phỏp CNDO/1 ban u Phng phỏp CNDO/s c thụng s húa dựng tớnh toỏn ph electron Phng phỏp CNDO/S cng cho kt qu tt v nng lng kớch thớch, nhng ti d oỏn hỡnh hc phõn t 2.5 Phng phỏp MINDO Cú ba phng phỏp MINDO (Modified Intermediate Neglect of Differential Overlap): MINDO/1, MINDO/2, v MINDO/3 Phng phỏp MINDO/3 l phng phỏp ỏng tin cy nht s ny Phng phỏp ny em li cỏc kt qu nh tớnh i vi phõn t hp cht hu c Tuy nhiờn hin nú c thay th bng cỏc phng phỏp chớnh xỏc hn nh cỏc phng phỏp AM1 (Austin model 1) v PM3 (Parameterization Method 3) Phng phỏp MINDO/3 ụi c dựng a c lng ban u cho cỏc tớnh toỏn ab initio Phng phỏp MINDO/3 Phng phỏp MINDO/3 l phng phỏp tớnh toỏn Dewar Nú cho hỡnh hc v nhit to thnh chớnh xỏc hn cỏc phng phỏp CNDO v INDO v c s dng rng rói Cỏc gii hn ca s gn ỳng INDO c MINDO/3 da vo l thng dn n cỏc v tớnh chớnh xỏc x lớ cỏc phõn t cha d t MINDO/3 c bit tt mụ t cacbocation, v cỏc hp cht hu c polinitro i vi ny thỡ nú cho kt qu tt hn so vi phng phỏp MNDO v AM1, c cỏc phng phỏp ny núi chung chớnh xỏc hn Chng hn, i vi 11 hp cht nitro v polinitro thỡ sai s trung bỡnh ca nhit to thnh l 3.5 kcal/mol i vi MINDO/3, so vi 34.5 kcal/mol i vi MNDO hay 13.7 kcal/mol i vi AM1 2.6 Phng phỏp MNDO Phng phỏp MNDO l phng phỏp b qua cú sa i s xen ph hai nguyờn t (Modified Neglect of Diatomic Overlap) da trờn s b qua phộp gn ỳng xen ph vi phõn hai nguyờn t (Neglect of Diatomic Differential Overlap (NDDO)) M J S Dewar v cng tỏc a 359 Phng phỏp MNDO c a hiu chnh nhng ca phng phỏp MNDO/3 Phng phỏp ny c s dng rng rói tớnh toỏn nhit to thnh, hỡnh hc phõn t, momen lng cc, nng lng ion húa, ỏi lc electron v cỏc tớnh cht khỏc Nú cú i vi cỏc phõn t cú nhiu nhúm th khụng gian ln (rt khụng bn), cỏc vũng bn cnh (rt bn), liờn kt hiro (hu nh khụng tn ti) v cỏc hp cht húa tr cao (rt khụng bn) Cng nh vy, nitrobenzen bc l mt cỏch khụng ỳng nhúm nitro ngoi mt phng, v liờn kt peoxyt cng quỏ ngn mt khong 0,17 Mc dự phng phỏp AM1 núi chung l mt ci tin thớch hp phng phỏp MNDO, song phng phỏp MNDO cho nhng kt qu tt hn i vi mt s lp phõn t, nh cỏc hp cht ca photpho Cng cú mt vi trng hp phng phỏp MNDO cho cỏc kt qu nh tớnh hay nh lng khụng chớnh xỏc Cỏc nng lng kớch thớch electron tớnh c khụng c ỏnh giỏ ỳng mc Cỏc hng ro nng lng cú xu hng quỏ cao Cu dng chớnh xỏc thỡ khụng c tớnh nng lng thp nht Hng ro nng lng quay thng tớnh toỏn c quỏ nh Cỏc hp cht húa tr cao v cỏc phõn t cng knh v mt khụng gian thỡ quỏ khụng bn Cỏc vũng c d oỏn quỏ bn Cỏc nhúm chc cha oxy trờn vũng thm c d oỏn nm ngoi mt phng phõn t Liờn kt peoxyt thỡ quỏ ngn (ngn i khong 0,17) Gúc liờn kt COC ete quỏ ln (ln hn 9o) di liờn kt ca cỏc nguyờn t õm in cng quỏ ngn Cỏc liờn kt hiro thỡ quỏ yu v di liờn kt ln Phng phỏp MNDO/d Phng phỏp MNDO/d l mt phiờn bn ca phng phỏp MNDO vi kh nng tớnh toỏn cỏc obitan d, iu ny cho phộp d oỏn hỡnh hc ca ca cỏc phõn t húa tr cao Cỏc thụng s cho mt vi nguyờn t mi c b sung thờm vo cỏc hp thụng s MNDO phng phỏp MNDO/d, nh Na, Mg, Cd v Sn 2.7 Phng phỏp INDO Phng phỏp INDO (Intermediate Neglect of Differential Overlap) c s dng cho cỏc h phõn t hp cht hu c Phng phỏp INDO ụi c dựng a c lng ban u cho cỏc tớnh toỏn ab initio 2.8 Phng phỏp ZINDO Phng phỏp Zerner's INDO (ZINDO), cng cũn c gi l phng phỏp INDO quang ph (Spectroscopic INDO-INDO/S) õy l s thụng s húa li ca phng phỏp INDO dựng riờng cho mc ớch mụ phng cỏc kt qu ph electron Nú d oỏn tt ph electron, v cng dựng mụ hỡnh húa cỏc h kim loi chuyn tip Phng phỏp ny cng cho kt qu tt i vi bc chuyn UV, tr cỏc kim loi cú cp electron cha cp ụi Nú a d oỏn ti v hỡnh hc phõn t 2.8.1 Phng phỏp ZINDO/1 Phng phỏp ZINDO/1 l phng phỏp bỏn thc nghim thớch hp nht xỏc nh cu trỳc v nng lng ca cỏc phõn t vi cỏc kim loi hng th nht v th hai ca bng h thng tun hon cỏc nguyờn t húa hc 360 Kh nng tin hnh cỏc tớnh toỏn obitan phõn t (MO) trờn cỏc kim loi c bit hu ớch vỡ cỏc phng phỏp c hc phõn t núi chung khụng th xem xột cỏc kim loi ú l cỏc kim loi cú khong húa tr rng, cỏc trng thỏi oxy húa, bi spin, v cú cỏc trng thỏi liờn kt khụng bỡnh thng (chng hn, s liờn kt d-p) Hn na, bn cht khụng nh hng ca s liờn kt kim loi ớt tuõn theo s gii thớch theo mu qu cu v lũ so ca cỏc phng phỏp c hc phõn t Ngc li, cỏc yu t ny cho thy cỏc tớnh toỏn obitan phõn t trờn cỏc kim loi cho cỏc kt qu ớt chc chn hn so vi cỏc hp cht hu c 2.8.2 Phng phỏp ZINDO/S Phng phỏp ZINDO/S c thụng s húa mụ phng li cỏc bc chuyn quang ph, vy ta khụng th dựng phng phỏp ny ti u húa hỡnh hc i vi cỏc phc kim loi chuyn tip vi mt s sp xp spin cú th cú, tớnh toỏn riờng bit vi mi bi spin cú th cn n tỡm trng thỏi c bn ca phc Khi tớnh toỏn ph t ngoi v kh kin, cn phi tin hnh cỏc tớnh toỏn tng tỏc cu hỡnh (CI) Cỏc tớnh toỏn RHF v UHF cng thớch hp mụ phng trỡnh t thớch hp ca cỏc obitan phõn t hu ht cỏc phc 2.9 Phng phỏp SINDO1 Phng phỏp b qua cỏc xen ph vi phõn i xng trc giao (Symmetrically Orthogonalized Intermediate Neglect of Differential Overlap -SINDO1) l mt phng phỏp bỏn kinh nghim v cng l tờn ca mt chng trỡnh tớnh toỏn õy l mt ci biờn ca phng phỏp INDO Phng phỏp SINDO1 c dnh d oỏn nng lng liờn kt v hỡnh hc ca cỏc nguyờn t chu kỡ v v c cho cỏc nguyờn t chu kỡ Mt vi thụng s c ly trc tip t s liu thc nghim v kt qu ab initio, cũn cỏc thụng s cũn li c thụng s húa tớnh toỏn hỡnh hc v nhit to thnh Phng phỏp c dnh mụ hỡnh húa cỏc trng thỏi c bn ca cỏc phõn t hu c v hin cũn c m rng d oỏn cỏc kt qu v quang húa v liờn kt chuyn tip 2.10 Phng phỏp PRDDO Phng phỏp gi li mt phn s xen ph vi phõn (Partial Retention of Diatomic Differential Overlap-PRDDO) l mt phng phỏp c gng t c t l v chớnh xỏc v thi gian CPU Nú c thụng s húa cho cỏc nguyờn t cho n Br bao gm c cỏc liờn kt chuyn tip chu kỡ Nú cng c thụng s húa dnh cho cỏc kt qu ab initio Phng phỏp PRDDO c s dng trc ht cho cỏc hp cht vụ c, c kim, cỏc tớnh toỏn trng thỏi rn v mụ hỡnh húa polymerr Phng phỏp ny ớt c s dng hn cỏc phng phỏp khỏc cú chớnh xỏc tng t khụng c bao hm cỏc phn mm bỏn kinh nghim Cú mt vi phng phỏp ci biờn ca PRDDO Phng phỏp PRDDO/M c thụng s húa dnh cho cỏc th tnh in Phng phỏp PRDDO/M/FCP s dng cỏc th ht nhõn Phng phỏp PRDDO/M/NQ s dng s gn ỳng c gi l cỏc obitan hon ton khụng trc giao cho cỏc kt qu tt hn trờn cỏc phõn t rt ln Cỏc kt qu ca cỏc phng phỏp ny hon ton tt, mc dự cỏc di liờn kt bao hm cỏc kim loi kim cú sai s ớt nhiu 361 2.11 Phng phỏp AM1 v PM3 Trong phng phỏp MNDO/3 cú hiu qu nghiờn cu cỏc hirocacbon, cỏc ny sinh trng hp cỏc phõn t cha cỏc d t, vỡ s b qua s xen ph vi phõn trung tõm s gn ỳng INDO m MNDO/3 da vo ú Cỏc trỏnh c MNDO nhng cng cú cỏc im yu khỏc Núi riờng, MNDO khụng cú kh nng mụ phng cỏc liờn kt hiro mt cỏch chớnh xỏc, cho nng lng quỏ dng i vi cỏc phõn t cú nhiu nhúm th, nh neopentan v quỏ õm i vi cỏc phõn t cú cha vũng bn v cho nng lng hot húa quỏ ln Dewar nhn thy rng nguyờn nhõn l MNDO ỏnh giỏ quỏ cao s y gia cỏc nguyờn t khong cỏch van der Waals ca chỳng, nờn ó sa i lc y ht nhõn-ht nhõn i vi cỏc tng tỏc N-H v O-H Ch cú s khỏc gia dng hm s MNDO v AM1 Dewar ó ci tin cỏc thụng s AM1 cho cỏc nguyờn t H, B, C, N, O, F, Al, Si, P, S, Cl, Zn, Ge, Br, v Sn v thy rng li ớch chớnh AM1 i vi MNDO l kh nng mụ phng cỏc liờn kt hiro v a kt qu tt hn v nng lng hot húa i vi phn ng AM1 khụng cú thay i ỏng k thi gian tớnh toỏn so vi MNDO 2.11.1 Phng phỏp AM1 Nhiu bi toỏn vi MNDO ũi hi cỏc trng hp lc y electron-electron gn ỳng NDO l quan trng nht Phng phỏp AM1 l mt s ci tin ca MNDO, c nú s dng cựng s gn ỳng c bn Núi chung, ú l phng phỏp bỏn kinh nghim chớnh xỏc nht hin v l phng phỏp c chn la cho hu ht cỏc bi toỏn Phn c sa i v c s lớ thuyt (hm súng mụ t s y gia cỏc ht nhõn nguyờn t) v cỏc thụng s mi ó hon thin AM1 Phng phỏp ny gii quyt tớnh cht cỏc liờn kt hiro, a cỏc d oỏn chớnh xỏc v hng ro nng lng hot húa cho nhiu phn ng v d oỏn nhit to thnh ca phõn t vi sai s ch vo khong ớt hn 40% so vi phng phỏp MNDO Cỏc bi toỏn cũn tn ti vi AM1 l tớnh toỏn liờn kt P-O cha chớnh xỏc, cỏc hp cht nitro cũn quỏ dng v nng lng v cỏc liờn kt peroxyt cũn quỏ ngn Trong nhiu trng hp phng phỏp PM3 tt hn phng phỏp AM1 Tuy vy phng phỏp AM1 cũn l phng phỏp ph bin mụ phng cỏc hp cht hu c 2.11.2 Phng phỏp PM3 Phng phỏp PM3 c J.J.P.Stewart thụng s húa li t phng phỏp AM1 c da trờn s gn ỳng b qua s xen ph vi phõn hai nguyờn t (Neglect of Diatomic Differential Overlap - NDDO) NDDO gi li tt c cỏc s hng xen ph vi phõn mt trung tõm tớnh toỏn tớch phõn Coulomb v tớch phõn trao i Phng phỏp PM3 khỏc vi phng phỏp AM1 ch cỏc giỏ tr ca cỏc thụng s Cỏc thụng s cho PM3 c rỳt t vic so sỏnh mt s ln v nhiu loi khỏc cỏc tớnh cht phõn t thc nghim v tớnh toỏn in hỡnh l cỏc tng tỏc khụng liờn kt PM3 thỡ nh hn so vi AM1 Phng phỏp PM3 362 trc ht c s dng cho cỏc phõn t hu c, nhng cng c thụng s húa cho nhiu nhúm nguyờn t phõn nhúm chớnh Phng phỏp ny cng cú th c s dng nghiờn cu cỏc hp cht kim loi chuyn tip, v vỡ th cỏc thụng s mi c a vo cho cỏc nguyờn t sau: Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Mo, Rh, Pd, Hf, Ta v W 2.11.3 Phng phỏp PM3/TM Phng phỏp PM3/TM l s m rng phng phỏp PM3 tớnh n cỏc obitan d dnh cho tớnh toỏn cỏc kim loi chuyn tip Khụng ging nh nhiu phng phỏp bỏn kinh nghim khỏc, cỏc thụng s ca phng phỏp PM3/TM da trờn ch cỏc hỡnh hc t cỏc kt qu nhiu x tia X Cỏc kt qu ca PM3/TM cú th hoc chp nhn c hoc ph thuc vo to ca trung tõm kim loi 2.12 Phng phỏp FENSKE-HALL Phng phỏp Fenske-Hal l s ci biờn lớ thuyt trng tinh th iu ny c thc hin bng cỏch s dng s phõn tớch mt phõn b bng cỏch thay th cỏc tng tỏc obitan bng cỏc tng tỏc in tớch im Phng phỏp ny c dnh mụ t cỏc h kim loi-ligand 2.13 Phng phỏp TNDO Phng phỏp b qua cỏc xen ph vi phõn in hỡnh (Typed Neglect of Differential Overlap - TNDO) l phng phỏp bỏn kinh nghim c thụng s húa mt cỏch c bit tớnh toỏn chuyn dch húa hc NMR Cỏc thụng s ny khỏc vi cỏc phng phỏp bỏn kinh nghim khỏc ch nú phõn bit gia cỏc nguyờn t ca cựng mt nguyờn t nhng cú s lai húa khỏc Chng hn, cỏc thụng s khỏc c s dng mụ t cacbon-sp2 khỏc vi thụng s mụ t cacbom-sp3 Cú hai phiờn bn cho phng phỏp ny l TNDO/1 v TNDO/2 2.14 Phng phỏp SAM1 Phng phỏp bỏn ab initio (Semi-ab initio - SAM1) Phng phỏp ny b qua mt vi tớch phõn bao hm cỏc tớnh toỏn Hartree-Fock, nhng gi li nhiu hn so vi cỏc phng phỏp bỏn kinh nghim khỏc, k c cỏc obitan d Do vy, thi gian CPU i vi phng phỏp SAM1 nhiu hn so vi cỏc phng phỏp bỏn kinh nghim khỏc nhng ớt hn so vi tớnh toỏn HF vi c s ti thiu Phng phỏp s dng cỏc thụng s ỏnh giỏ cỏc hiu ng tng quan i vi cỏc phõn t hu c quỏ ln cho cỏc tớnh toỏn ab initio thỡ õy l cỏch hp lớ Cỏc kt qu cú xu hng chớnh xỏc hn mt chỳt so vi AM1 v PM3, nhng thi gian tớnh toỏn CPU tng ỏng k Tn s dao ng tớnh toỏn theo phng phỏp ny thỡ chớnh xỏc hn so vi cỏc phng phỏp bỏn kinh nghim khỏc 363 2.15 Lớ thuyt Gaussian Cỏc phng phỏp Gaussian (G1, G2, and G3) cng l cỏc dng tớnh toỏn riờng bit Cỏc phng phỏp ny xut phỏt t cỏc quan sỏt cỏc phng phỏp ab initio cú xu hng cho cỏc sai s h thng i vi cỏc d oỏn nng lng ca trng thỏi c bn Cú mt s thay i cho phng phỏp G2 c ngh Cỏc phng phỏp G2(MP2) v G2(MP2,SVP) ũi hi ớt thi gian CPU hn song chớnh xỏc kộm hn Phng phỏp G2(B3LYP/MP2/CC) s dng thi gian CPU tng t G2(MP2) vi chớnh xỏc tt hn Mt s ci biờn khỏc nõng cao c chớnh xỏc l G2(COMPLETE), G2(BD), G2(CCSD), v G2M(RCC) 364 TI LIU THAM KHO E.J Ariens, 1964, Molecular Pharmacology, Academic Press, N.Y., 560 pp Corwin Hansch, Alberto Leo, David Hoekman, 1995, Exploring QSAR, ACS Press, N.Y.: Vol I, 400 pp and Vol II, 348 pp David C Young, 2001, Computational Chemistry, Wiley-Interscience, N.Y., 360 pp David Livingstone, 1995, Data Analysis for Chemistry, Oxford Univ Press, N.Y., 239 pp Jemes B Foresman, Aleen Frish, 1996, Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, Gaussian Inc., PA, 302 pp Johann Gasteiger, Thomas Engel, 2003, Chemoinformatics, Wiley-VCH Press, 622 pp Handbook of Chemoinformatics, Vol 4, 2003, Johann Gasteiger (Ed.), Wiley-VCH Press, 1230 pp Helena Dodziuk, 1995, Modern Conformational Analysis, VCH Press, N.Y., 264 pp Warren J Hehre, Alan J Shusterman, Janet E Nelson, 1998, The Molecular Modeling Workbook for Organic Chemistry, Wavefunction Inc., 305 pp 365