Nghiên cứu quá trình thủy phân của một số mô hình lactam đơn giản bằng các phương pháp hóa học tính toán Nghiên cứu quá trình thủy phân của một số mô hình lactam đơn giản bằng các phương pháp hóa học tính toán luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ NGỌC HỒNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN CỦA MỘT SỐ MƠ HÌNH LACTAM ĐƠN GIẢN BẰNG CÁC PHƢƠNG PHÁP HĨA HỌC TÍNH TỐN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2016 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ NGỌC HỒNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN CỦA MỘT SỐ MƠ HÌNH LACTAM ĐƠN GIẢN BẰNG CÁC PHƢƠNG PHÁP HĨA HỌC TÍNH TỐN Chun ngành: Hóa lý thuyết hóa lý Mã số: 60440119 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Họa Mi GS TS Seiji Mori Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Trước tiên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến TS Nguyễn Họa Mi - Cán Trung tâm Ứng dụng Tin học Hóa học, Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học tự nhiên Cô người trực tiếp dìu dắt hướng dẫn tơi suốt trình học tập thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Giáo sư Seiji Mori - trường Đại học Ibaraki, người nhiệt tình bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình nghiên cứu Tơi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo, cô giáo, cán Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên- ĐHQGHN truyền đạt tri thức kinh nghiệm quý báu cho thời gian học tập nghiên cứu khoa Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè tơi, người ln bên ủng hộ, khích lệ động viên, giúp tơi vượt qua khó khăn học tập nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Học viên Nguyễn Thị Ngọc Hồng MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT HÓA HỌC LƢỢNG TỬ 1.1 Phƣơng trình Schrodinger 1.2 Sự gần Born – Oppenheirmer .3 1.3 Phƣơng ph p gần MO – LCAO 1.4 Phƣơng ph p iến ph n 1.5 Phƣơng ph p trƣờng tự h p Hartree-Fork phƣơng trình Roothaan 1.6 Bộ hàm sở 1.6.1 O itan kiểu Slater kiểu Gauss 1.6.2 Những ộ hàm sở thƣờng dùng 1.7 Phƣơng ph p phiếm hàm mật độ DFT 11 1.7.1 C c định lý Hohen urg-Kohn (HK) 11 1.7.2 Phƣơng ph p Kohn-Sham (KS) .12 1.7.3 Sự gần mật độ khoanh vùng .14 1.7.4 Sự gần gradient tổng qu t 15 1.7.5 Phƣơng ph p hỗn h p 16 1.7.6 Một số phƣơng ph p DFT thƣờng dùng 16 1.8 Bề mặt (PES – Potential Energy Surface) 17 1.9 Tọa độ phản thực (IRC – Intrinsic Reaction Coordinate) 19 1.10 Phần mềm Gaussian 09 Gaussview 5.0 .19 CHƢƠNG TỔNG QUAN, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP 21 NGHIÊN CỨU 21 2.1 Tổng quan 21 2.2 Đối tƣ ng nghiên cứu 24 2.2.1 β–lactam 25 2.2.2 γ–lactam 26 2.2.3 δ–lactam 26 2.2.4 ε–lactam .27 2.2.5 ω–lactam 27 2.2.6 Ion OH- 28 2.3 Phƣơng ph p nghiên cứu .28 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 Phản ứng β–lactam 30 3.1.1 Cơ chế phản ứng 30 3.1.2 Tính thơng số nhiệt động học 32 3.2 Phản ứng γ – lactam 33 3.2.1 Cơ chế phản ứng 33 3.2.2 Tính c c thơng số nhiệt động học 35 3.3 Phản ứng δ–lactam 36 3.3.1 Cơ chế phản ứng 36 3.3.2 Tính c c thơng số nhiệt động học 38 3.4 Phản ứng ε–lactam 39 3.4.1 Cơ chế phản ứng 39 3.4.2 Tính c c thơng số nhiệt động học 42 3.5 Phản ứng ω–lactam .42 3.5.1 Cơ chế phản ứng 42 3.5.2 Tính c c thông số nhiệt động học 45 3.6 Một số nhận xét chế phản ứng c c lactam 46 KẾT LUẬN .51 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Cơ chế đề kháng kháng sinh vi khuẩn Hình 2: Sự acyl hóa a, thủy phân b,c, dẫn xuất β–lactam theo chế khác Hình 3: Phản ứng thủy phân kiềm Hình 4: β–lactam Hình 5: γ– lactam Hình 6: δ–lactam Hình 7: ε–lactam Hình 8: ω–lactam Hình 9: Ion OHHình 10: Cơ chế đề xuất Hình 11: Cơ chế phản ứng thủy phân kiềm β–lactam Hình 12: Đường phản ứng β–lactam Hình 13: Cơ chế phản ứng thủy phân kiềm γ–lactam Hình 14: Đường phản ứng γ–lactam Hình 15: Cơ chế phản ứng thủy phân kiềm δ–lactam Hình 16: Đường phản ứng δ–lactam Hình 17: Cơ chế phản ứng thủy phân kiềm ε–lactam Hình 18: Đường phản ứng ε–lactam Hình 19: Cơ chế phản ứng thủy phân kiềm ω–lactam Hình 20: Đường phản ứng ω–lactam Hình 21: Đường phản ứng hệ lactam DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Một số thông số tối ưu trạng thái chế phản ứng thủy phân kiềm β–lactam Bảng 2: Giá trị (εo + Hcorr), (εo + Gcorr), S chất tham gia phản ứng chất sản phẩm Bảng 3: Một số thông số tối ưu trạng thái chế phản ứng thủy phân kiềm γ–lactam Bảng 4: Giá trị (εo + Hcorr), (εo + Gcorr), S chất tham gia phản ứng chất sản phẩm Bảng 5: Một số thông số tối ưu trạng thái chế phản ứng thủy phân kiềm δ–lactam Bảng 6: Giá trị (εo + Hcorr), (εo + Gcorr), S chất tham gia phản ứng chất sản phẩm Bảng 7: Một số thông số tối ưu trạng thái chế phản ứng thủy phân kiềm ε–lactam Bảng 8: Giá trị (εo + Hcorr), (εo + Gcorr), S chất tham gia phản ứng chất sản phẩm Bảng 9: Một số thông số tối ưu trạng thái chế phản ứng thủy phân kiềm ω–lactam Bảng 10: Giá trị (εo + Hcorr), (εo + Gcorr) S chất tham gia phản ứng chất sản phẩm Bảng 11: Năng lượng tương đối phản ứng trạng thái hai bước phản ứng, ∆H0 , ∆G0 , ∆S0 giá trị số tốc độ phản ứng bậc (thực nghiệm) lactam Bảng 12: Sức căng vòng số lactam DANH MỤC VIẾT TẮT AO Automic Orbital BLYP Becke, Lee, Yang and Parr B3LYP-D3 Becke, 3-Parameter, Lee, Yang and Parr - Dispersion DFT Density Function Theory HF Hartree - Fock INT Intermediate MO Molecular Orbital P Product PBP Penicillin Binding Protein PCM Polarizable continuum model RC Reactant SCRF Self-consistent reaction field SCF Self Consistent Fied SER Serine SMD Density-based Solvation Model TS Transition state MỞ ĐẦU Kh ng sinh chất sinh vật tiết chất hóa học n tổng h p, tổng h p có khả đặc hiệu kìm hãm ph t triển diệt đƣ c vi khuẩn g y c c ệnh nhiễm trùng Sự ph t đƣa vào sử dụng c c loại thuốc kh ng sinh mang lại hiệu tốt điều trị khống chế lan truyền hiễm trùng Tuy nhiên, c c chủng vi khuẩn kh ng thuốc xuất sau đến tình hình kh ng thuốc tăng đến mức o động Vấn đề kh ng thuốc trở thành mối lo ngại lớn mang tính tồn cầu Sự kh ng thuốc vi khuẩn đƣ c khẳng định có liên quan tới qu trình thủy ph n liên kết amid vịng lactam.3,4,12,16,19 Bên cạnh đó, theo c c nghiên cứu thực nghiệm hoạt tính kh ng sinh có u cầu cần liên kết amid tất c c trƣờng h p có vịng khơng.17 Do đó, nghiên cứu chế phản ứng thủy ph n liên kết amid lactam cần thiết để hiểu iết thêm chi tiết Đã có nhiều cơng trình giới nƣớc nghiên cứu vấn đề ằng phƣơng ph p thực nghiệm lí thuyết 3,4,11-22,24 việc tiếp cận sử dụng c c phƣơng ph p lí thuyết nghiên cứu đƣ c ƣu tiên đẩy mạnh Một mặt hỗ tr c c phƣơng ph p thực nghiệm qu trình nghiên cứu, mặt kh c để tiết kiệm thời gian chi phí nghiên cứu Vì lí trên, chúng tơi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu qu trình thủy ph n số mơ hình lactam đơn giản ằng c c phƣơng ph p hóa học tính to n” cho luận văn CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT HÓA HỌC LƢỢNG TỬ Phƣơng trình Schrodinger 1,2,5,6,7,8,9,10,18 1.1 C c tính to n hóa học lƣ ng tử có mục đích để nhận đƣ c lời giải x c phƣơng trình Schrodinger Sự iến đổi trạng th i vi mô theo thời gian hệ lƣ ng tử đƣ c mơ tả ởi phƣơng trình Schrodinger (1926) có dạng tổng qu t: i Hˆ t (1.1) (q,t) – Hàm sóng mơ tả trạng th i hệ lƣ ng tử theo tọa độ (q) thời gian (t) Nếu iết hàm sóng thời điểm t x c định thời điểm Hˆ - to n tử Hamilton hệ Phƣơng trình (1.2) phƣơng trình vi ph n tuyến tính nên c c nghiệm 1, 2, 3 độc lập lập thành nghiệm chung dƣới dạng tổ h p tuyến tính: ( q , t ) c11 c22 c33 cnn (1.2) C c thông tin hệ lƣ ng tử thu đƣ c từ việc giải phƣơng trình Schrodinger Vì tính phức tạp hệ nhiều electron nên khơng thể giải x c phƣơng trình Để giảm ớt khó khăn, ngƣời ta đƣa quan điểm lý thuyết gần để p đặt lên hệ To n tử H dùng cho hệ ao g m M hạt nh n N electron đƣ c viết dƣới dạng: N M N M N N 1 Z M M Z Z H i2 2A A A B i 1 A 1 2M A i 1 A 1 riA i 1 j1 rij A 1 BA rAB (1.3) Ở đ y A, B iểu thị cho M hạt nh n, i, j thể cho N electron hệ ZA, ZB - số đơn vị điện tích c c hạt nh n A, B rij - khoảng c ch c c electron thứ i thứ j riA - khoảng c ch c c electron thứ i hạt nh n A rAB - khoảng c ch hạt nh n A B Bảng 12: Sức căng vòng số lactam Tên lactam Gi trị góc α, β Sức căng vòng |α–β| β = 108,8 β–lactam 13,7 α= 95,1 γ–lactam 5,1 α= 113,9 δ–lactam 18,0 α= 126,8 48 ε–lactam 18,1 α= 126,9 ω–lactam 19,2 α= 128 Từ c c số liệu ảng đƣờng phản ứng, rút số nhận xét sau: ∆E c c hệ lactam thay đổi theo chiều tăng kích thƣớc vịng ∆E β–lactam m (-36,5kcal/mol) ω–lactam cao (12,5kcal/mol) Phản ứng thủy ph n kiềm năm Lactam khảo s t c c phản ứng tự diễn iến (∆G0 < 0) β–lactam có ∆G0 m chứng t phản ứng thủy ph n thuận l i c c kh c C c phản ứng diễn theo chế hai ƣớc đề xuất với lƣ ng hoạt hóa ƣớc thứ hai cao so với ƣớc thứ nhất, kh c với c c tính to n pha khí có hàng rào ƣớc khơng có hàng rào ƣớc hình thành trạng th i trung gian tứ diện15,18, nguyên nh n đƣ c cho ảnh hƣởng dung môi đến ƣớc thứ Một số nghiên cứu lý thuyết trƣớc phản ứng thủy ph n 49 kiềm β–lactam thực pha khí cho ƣớc phản ứng khơng có hàng rào ƣớc thứ hai ƣớc định tốc độ phản ứng Tuy nhiên kết thực nghiệm 24 ƣớc định tốc độ phản ứng ƣớc tạo thành trạng th i trung gian tứ diện trƣờng h p β–lactam, δ–lactam, gi trị số tốc độ phản ứng ậc (k2) chúng lớn nhiều so với c c trƣờng h p lại Tính to n chúng tơi cho thấy β–lactam, δ–lactam thuận l i mặt lƣ ng so với c c lactam lại Tuy nhiên lƣ ng hoạt hóa ƣớc thứ cao ƣớc thứ nên qua yếu tố trƣớc hàm mũ thấy ƣớc hai ƣớc khó khăn định tốc độ phản ứng Kết tính to n có điểm giống với thực nghiệm đƣờng phản ứng qua hai ƣớc có hàng rào lƣ ng nhƣng có điểm kh c ƣớc định tốc độ phản ứng ƣớc thứ tất c c lactam thực nghiệm ƣớc ƣớc định tốc độ phản ứng với trƣờng h p β–lactam δ–lactam Để thiết kế thuốc yếu tố quan trọng sức căng vịng hoạt tính cao nhóm cacbonyl chúng ảnh hƣởng tới tốc độ phản ứng Sức căng vòng γ– lactam nh nhất, điều góp phần giải thích tốc độ phản ứng lại thấp nhiều so với β–lactam δ–lactam 50 KẾT LUẬN Trong qu trình thực luận văn này, rút số kết luận sau: Những kết luận văn góp phần làm s ng t chế phản ứng thủy ph n kiềm chuỗi c c lactam có kích thƣớc vòng kh c từ 4-8 cạnh C c phản ứng phản ứng ậc hai, diễn theo chế hai ƣớc có lƣ ng hoạt hóa ƣớc thứ hai cao ƣớc thứ Kết tính to n có điểm giống với thực nghiệm đƣờng phản ứng qua hai ƣớc có hàng rào lƣ ng nhƣng có điểm kh c ƣớc định tốc độ phản ứng ƣớc thứ hai tất c c lactam thực nghiệm ƣớc ƣớc định tốc độ phản ứng với trƣờng h p β–lactam δ– lactam Kết tính sức căng vịng γ–lactam nh l i phản ứng thủy ph n phù h p với tốc độ phản ứng thủy ph n thấp đƣ c đo ằng thực nghiệm Sức căng vòng β–lactam δ–lactam l i phản ứng thủy phân β–lactam có hàng rào thấp Do qu trình thiết kế thuốc mới, lactam có cấu trúc nhƣ β–lactam vừa có sức căng vịng lớn vừa có hàng rào thấp s l i Đ y c ch tiếp cận nghiên cứu thiết kế thuốc tƣơng đối Những kết g i ý cho việc cần làm cho mơ hình tính to n gần với thực nghiệm nhƣ tăng số ph n tử mô hình tƣờng minh nƣớc 51 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Nguyễn Họa Mi, Nguyễn Thị Ngọc H ng (2014), “Nghiên cứu cấu trúc enzyme PBP2a trƣớc sau đột iến phần giải thích tính kh ng thuốc kh ng sinh MRSA ằng c c phƣơng ph p hóa học tính to n”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học tự nhiên Công nghệ, Tập 30, số 5S, tr 312-318 Nguyễn Họa Mi, Trần Thị Kim Phƣ ng, Nguyễn Thị Ngọc H ng, Phạm Trọng L m, Phạm Quang Trung (2016), “Nghiên cứu chế phản ứng axyl hóa mơ hình tƣơng tự nitrocefin với PBP2a ằng phƣơng ph p hóa học lƣ ng tử”, Tạp chí hóa học, 54(1), tr 112-115 Nguyen Hoa Mi, Nguyen Thi Ngoc Hong, Seiji Mori, “Density functional studies on mechanisms of alkaline hydrolysis reactions of lactam antibiotics models”, The third international conference on computational science and engineering (ICCSE-3) 28-30 November, 2016, Ho Chi Minh City, Vietnam 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ti ng Việt Nguyễn Ngọc Hà (2003), Một số nghiên cứu lí thuyết phản ứng NH2 + N2O, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, Đại học sƣ phạm Hà Nội Trần Thị Tuyết Mai (2015), Kiểm nghiệm chế phản ứng H2 (k) + Br2 (k) → HBr (k) phương pháp tính hóa học lượng tử, Luận văn thạc sĩ hóa học, Đại học quốc gia Hà Nội Nguyễn Họa Mi, Nguyễn Thị Ngọc H ng (2014), “Nghiên cứu cấu trúc enzym PBP2a trƣớc sau đột iến phần giải thích tính kh ng thuốc kh ng sinh MRSA ằng phƣơng ph p hóa học tính to n”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học tự nhiên Công nghệ, Tập 30, số 5S, tr 312-318 Nguyễn Họa Mi, Trần Thị Kim Phƣ ng, Nguyễn Thị Ngọc H ng, Phạm Trọng L m, Phạm Quang Trung (2016), “Nghiên cứu chế phản ứng axyl hóa mơ hình tƣơng tự nitrocefin với PBP2a ằng phƣơng ph p hóa học lƣ ng tử”, Tạp chí hóa học, 54(1), tr 112-115 Phạm Văn Ninh (2004), Một số nghiên cứu lý thuyết phản ứng NO2 + OH, Luận văn Thạc sĩ hóa học, Đại học sƣ phạm Hà Nội Lê Minh Thành (2004), Nghiên cứu phản ứng ion amoni NH4+ phương pháp lý thuyết hóa học lượng tử, Luận văn Thạc sĩ hóa học, Đại học sƣ phạm Hà Nội L m Ngọc Thiềm, Phạm Văn Nhiêu, Lê Kim Long (2008), Cơ sở hóa học lượng tử, NXB Khoa học kĩ thuật Nguyễn Hữu Thọ (2001), Khảo sát số khả xảy phản ứng hệ C2H2+O phương pháp hóa học lượng tử, Luận văn Thạc sĩ, Đại học quốc gia Hà Nội 53 Đặng Ứng Vận (2003), Động lực học phản ứng hóa học, NXB Gi o dục 10 Đặng Ứng Vận (1998), Tin học ứng dụng hóa học, NXB Gi o dục Ti ng Anh 11 Conchin’ Melia’, Silvia Ferrer, Vicent Moliner, Inaki Tunon’, and Juan Bertrán (2012), “Computational Study on Hydrolysis of Cefotaxim in Gas Phase and in Aqueous Solution”, Journal of Computational Chemistry, 33, pp 1948-1959 12 Fischer (1984), I Antimicrobial Drug Resistance: beta-lactam Resistant to Hydrolysis by the b-Lactamases, Academic Press, New York 13 Frau, J., Donoso, J., Moz, F., García-Blanco (1997), “Semiempirical and ab initio calculations on the alkaline hydrolysis of the β-lactam ring influence of the solvent”, F J Mol Struct (Theochem), 390, 255 14 Frau, J., Donoso, J., Moz, F Vilanova, B García-Blanco (1998), “Alkaline hydrolysis of N-methylazetidin-2-one Hydration effects”, J Mol Struct (Theochem), 426, 313 15 G Philip Kibura Sebastina Mary (2003), A theoretical study of biologically important molecules, Ph.D Chemistry Thesis, National University of Singapore 16 H M Nguyen, H Hajime, U V Dang, K Morokuma (2011), “Computational Studies of Bacterial Resistance to β-Lactam Antibiotics: Mechanism of Covalent Inhibition of the Penicillin-Binding Protein 2a (PBP2a)”, J Chem Inf Model, 51, PP 3226-3234 17 Jack E.Baldwin, Gregory P Lynch and Janos Pitlick (1997), “γ- Lactam Analogues of β-lactam Antibiotics”, The Journal of Antibiotics, Vol.44 No.1 18 Juan Frau’, Miguel Coll, Josefa Donoso, Francisco Mun”oz, Bartolome Vilanova and Francisco Garci”a-Blanco (1997), “Alkaline and Acidic Hydrolysis of the β-lactam ring”, Electronic Journal of Theoretical Chemistry, Vol 2, pp 56-65 54 19 Lim, D Strynadka N.C.J (2002), “Structural Basic for the β-lactam Resistance of PBP2a from Methicillin -Resistant Staphylococcus aureus”, Nat Struct Biol, 9, pp 870-876 20 Lisandro H Otero, Alzoray Rojas-Altuve, Leticia I Llarrull, Cesar CarrascoLópez, Malika Kumarasiri, Elena Lastochkinb, Jennifer Fishovitz, Matthew Dawley, Dusan Hesek, Mijoon Lee, Jarrod W Johnson, Jed F Fisher, Mayland Chang, Shahriar Mobashery, Juan A Hermoso (2013), “How allosteric control of Staphylococcus aureus penicillin binding protein 2a enables methicillin resistance and physiological function”, PNAS, vol 110, pp 16808–16813 21 Marek Cypryk and Yitzhak Apelog (2002), Organometallics, 21, pp 21652175 22 Massova, I.; Kollman P A (1999), “Quantum Mechanical Study of β-Lactam Reactivity: The Effect of Solvation on Barriers of Reaction and Stability of Transition States and Reaction Intermediates”, J Phys Chem B, 103, 8628 23 M Darvish Ganji, S M Hosseini-khah, Z Amini-tabar (2015), “Theoretical insight into hydrogen adsorption onto graphene: a first principles B3LYP-D3 study”, Phys Chem Chem Phys., 17, pp 2504-2511 24 Peter Imming,* Bernhard Klar, and Dorothea Dix (2000) Journal of Medicinal Chemistry, Vol 43, No 22 4329 25 Stefan Grimme, Jens Antony, Stephan Ehrlich and Helge Krieg (2010), “A consistent and accurate ab initio parametrization of density functional dispersion correction (DFT-D) for the 94 elements H-Pu”, The Journal of Chemical Physics, 132, 154104 26 Stefan Grimme (2011), “Density functional theory with London dispersion corrections”, WIREs Comput Mol Sci, 1, pp 211–228 27 V Marenich, C J Cramer, and D G Truhlar (2009), “Universal solvation model based on solute electron density and a continuum model of the solvent 55 defined by the bulk dielectric constant and atomic surface tensions”, J Phys Chem B, pp 6378-96 28 Weigenda Florian and Reinhart Ahlrichs (2005), “Balanced basis sets of split valence, triple zeta valence and quadruple zeta valence quality for H to Rn: Design and assessment of accuracy”, Phys Chem Chem Phys, 7, pp 3297 – 3330 29 Yan Zhao, Donald G Truhlar (2008), “Density Functionals with Broad Applicability in Chemistry”, Accounts of chemical research, pp 157-167 56 PHỤ LỤC β–lactam RC: SCF Done: E(RB3LYP) = -247.384459369 A.U after Zero-point correction= (Hartree/Particle) Thermal correction to Energy= Thermal correction to Enthalpy= Thermal correction to Gibbs Free Energy= Sum of electronic and zero-point Energies= Sum of electronic and thermal Energies= Sum of electronic and thermal Enthalpies= Sum of electronic and thermal Free Energies= Total Electronic Translational Rotational Vibrational Vibration Vibration Vibration Vibration E (Thermal) KCal/Mol 52.962 0.000 0.889 0.889 51.185 0.617 0.788 0.823 0.940 cycles 0.079742 0.084401 0.085345 0.052329 -247.304717 -247.300059 -247.299115 -247.332130 CV Cal/Mol-Kelvin 16.206 0.000 2.981 2.981 10.245 1.906 1.413 1.325 1.068 S Cal/Mol-Kelvin 69.487 0.000 38.699 24.754 6.034 2.712 0.871 0.749 0.479 P: SCF Done: E(RB3LYP) = -323.421206464 A.U after Zero-point correction= (Hartree/Particle) Thermal correction to Energy= Thermal correction to Enthalpy= Thermal correction to Gibbs Free Energy= Sum of electronic and zero-point Energies= Sum of electronic and thermal Energies= Sum of electronic and thermal Enthalpies= Sum of electronic and thermal Free Energies= Total Electronic Translational Rotational Vibrational Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration E (Thermal) KCal/Mol 63.842 0.000 0.889 0.889 62.064 0.600 0.624 0.667 0.729 0.766 0.885 0.959 cycles 0.095514 0.101738 0.102682 0.065388 -323.325692 -323.319468 -323.318524 -323.355819 CV Cal/Mol-Kelvin 21.493 0.000 2.981 2.981 15.532 1.963 1.885 1.751 1.571 1.471 1.183 1.030 S Cal/Mol-Kelvin 78.492 0.000 39.338 26.634 12.521 3.918 2.488 1.682 1.157 0.963 0.587 0.448 γ–lactam RC: SCF Done: E(RB3LYP) = -286.743434388 A.U after Zero-point correction= (Hartree/Particle) Thermal correction to Energy= Thermal correction to Enthalpy= Thermal correction to Gibbs Free Energy= Sum of electronic and zero-point Energies= Sum of electronic and thermal Energies= Sum of electronic and thermal Enthalpies= Sum of electronic and thermal Free Energies= Total Electronic Translational Rotational Vibrational Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration E (Thermal) KCal/Mol 72.636 0.000 0.889 0.889 70.858 0.618 0.634 0.806 0.826 0.921 cycles 0.110321 0.115752 0.116696 0.081513 -286.633114 -286.627682 -286.626738 -286.661921 CV Cal/Mol-Kelvin 19.850 0.000 2.981 2.981 13.889 1.904 1.851 1.369 1.320 1.107 S Cal/Mol-Kelvin 74.049 0.000 39.235 26.063 8.751 2.693 2.208 0.807 0.742 0.514 P: SCF Done: E(RB3LYP) = -362.747977920 A.U after Zero-point correction= (Hartree/Particle) Thermal correction to Energy= Thermal correction to Enthalpy= Thermal correction to Gibbs Free Energy= Sum of electronic and zero-point Energies= Sum of electronic and thermal Energies= Sum of electronic and thermal Enthalpies= Sum of electronic and thermal Free Energies= Total Electronic Translational Rotational Vibrational Vibration Vibration Vibration E (Thermal) KCal/Mol 82.449 0.000 0.889 0.889 80.672 0.595 0.597 0.606 cycles 0.123672 0.131391 0.132335 0.090615 -362.624306 -362.616587 -362.615643 -362.657363 CV Cal/Mol-Kelvin 26.454 0.000 2.981 2.981 20.493 1.979 1.971 1.942 S Cal/Mol-Kelvin 87.807 0.000 39.779 27.678 20.350 5.019 4.279 3.293 Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration 8 0.674 0.694 0.712 0.793 0.861 0.955 1.729 1.670 1.617 1.399 1.238 1.037 1.600 1.406 1.263 0.850 0.644 0.454 δ–lactam RC: SCF Done: E(RB3LYP) = -326.073773296 A.U after Zero-point correction= (Hartree/Particle) Thermal correction to Energy= Thermal correction to Enthalpy= Thermal correction to Gibbs Free Energy= Sum of electronic and zero-point Energies= Sum of electronic and thermal Energies= Sum of electronic and thermal Enthalpies= Sum of electronic and thermal Free Energies= Total Electronic Translational Rotational Vibrational Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration E (Thermal) KCal/Mol 91.616 0.000 0.889 0.889 89.838 0.606 0.626 0.706 0.789 0.812 0.847 0.886 cycles 0.139651 0.145999 0.146943 0.109417 -325.934122 -325.927774 -325.926830 -325.964356 CV Cal/Mol-Kelvin 24.186 0.000 2.981 2.981 18.225 1.944 1.877 1.634 1.412 1.354 1.270 1.182 S Cal/Mol-Kelvin 78.980 0.000 39.690 27.193 12.098 3.322 2.413 1.308 0.869 0.786 0.681 0.585 P: SCF Done: E(RB3LYP) = -402.073093921 A.U after Zero-point correction= (Hartree/Particle) Thermal correction to Energy= Thermal correction to Enthalpy= Thermal correction to Gibbs Free Energy= Sum of electronic and zero-point Energies= Sum of electronic and thermal Energies= Sum of electronic and thermal Enthalpies= Sum of electronic and thermal Free Energies= Total E (Thermal) KCal/Mol 101.279 cycles 0.152634 0.161399 0.162343 0.118544 -401.920460 -401.911695 -401.910751 -401.954550 CV Cal/Mol-Kelvin 31.132 S Cal/Mol-Kelvin 92.183 Electronic Translational Rotational Vibrational Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration 10 Vibration 11 0.000 0.889 0.889 99.502 0.596 0.602 0.606 0.630 0.645 0.678 0.728 0.743 0.823 0.862 0.955 0.000 2.981 2.981 25.170 1.976 1.957 1.941 1.864 1.816 1.717 1.572 1.532 1.327 1.236 1.038 0.000 40.162 28.601 23.420 4.675 3.668 3.260 2.308 1.990 1.555 1.159 1.076 0.751 0.642 0.454 ε–lactam RC: SCF Done: E(RB3LYP) = -365.398679340 A.U after Zero-point correction= (Hartree/Particle) Thermal correction to Energy= Thermal correction to Enthalpy= Thermal correction to Gibbs Free Energy= Sum of electronic and zero-point Energies= Sum of electronic and thermal Energies= Sum of electronic and thermal Enthalpies= Sum of electronic and thermal Free Energies= Total Electronic Translational Rotational Vibrational Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration 10 E (Thermal) KCal/Mol 110.389 0.000 0.889 0.889 108.612 0.599 0.623 0.659 0.704 0.718 0.761 0.842 0.855 0.889 0.952 cycles 0.168484 0.175916 0.176861 0.136737 -365.230195 -365.222763 -365.221819 -365.261942 CV Cal/Mol-Kelvin 28.886 0.000 2.981 2.981 22.925 1.965 1.888 1.775 1.641 1.601 1.482 1.280 1.252 1.174 1.043 S Cal/Mol-Kelvin 84.447 0.000 40.085 28.131 16.232 3.975 2.517 1.784 1.324 1.224 0.983 0.693 0.660 0.578 0.459 P: SCF Done: E(RB3LYP) = -441.395217170 A.U after cycles Zero-point correction= (Hartree/Particle) Thermal correction to Energy= Thermal correction to Enthalpy= Thermal correction to Gibbs Free Energy= Sum of electronic and zero-point Energies= Sum of electronic and thermal Energies= Sum of electronic and thermal Enthalpies= Sum of electronic and thermal Free Energies= Total Electronic Translational Rotational Vibrational Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration 10 Vibration 11 Vibration 12 10 E (Thermal) KCal/Mol 119.909 0.000 0.889 0.889 118.131 0.594 0.596 0.606 0.611 0.634 0.647 0.672 0.688 0.709 0.777 0.817 0.849 0.181007 0.191087 0.192031 0.144496 -441.214211 -441.204130 -441.203186 -441.250722 CV Cal/Mol-Kelvin 35.926 0.000 2.981 2.981 29.964 1.983 1.976 1.944 1.925 1.851 1.810 1.733 1.688 1.626 1.442 1.341 1.265 S Cal/Mol-Kelvin 100.047 0.000 40.502 29.625 29.920 5.539 4.644 3.320 2.978 2.206 1.958 1.614 1.459 1.286 0.916 0.769 0.676 ω–lactam RC: SCF Done: E(RB3LYP) = -404.721986387 A.U after Zero-point correction= (Hartree/Particle) Thermal correction to Energy= Thermal correction to Enthalpy= Thermal correction to Gibbs Free Energy= Sum of electronic and zero-point Energies= Sum of electronic and thermal Energies= Sum of electronic and thermal Enthalpies= Sum of electronic and thermal Free Energies= Total Electronic Translational Rotational Vibrational Vibration E (Thermal) KCal/Mol 129.351 0.000 0.889 0.889 127.574 0.603 cycles 0.197779 0.206134 0.207078 0.165073 -404.524207 -404.515852 -404.514908 -404.556913 CV Cal/Mol-Kelvin 33.352 0.000 2.981 2.981 27.390 1.952 S Cal/Mol-Kelvin 88.408 0.000 40.433 28.863 19.112 3.522 Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration 10 11 12 0.624 0.629 0.668 0.692 0.718 0.758 0.825 0.836 0.865 0.910 0.936 1.882 1.867 1.748 1.675 1.599 1.491 1.323 1.295 1.228 1.130 1.075 2.462 2.331 1.670 1.421 1.221 0.999 0.745 0.710 0.633 0.535 0.486 P: SCF Done: E(RB3LYP) = -480.725412392 A.U after Zero-point correction= (Hartree/Particle) Thermal correction to Energy= Thermal correction to Enthalpy= Thermal correction to Gibbs Free Energy= Sum of electronic and zero-point Energies= Sum of electronic and thermal Energies= Sum of electronic and thermal Enthalpies= Sum of electronic and thermal Free Energies= Total Electronic Translational Rotational Vibrational Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration Vibration 10 Vibration 11 Vibration 12 Vibration 13 Vibration 14 Vibration 15 E (Thermal) KCal/Mol 138.575 0.000 0.889 0.889 136.797 0.594 0.596 0.600 0.603 0.617 0.629 0.639 0.681 0.708 0.730 0.747 0.794 0.825 0.876 0.970 cycles 0.209598 0.220833 0.221777 0.171447 -480.515814 -480.504579 -480.503635 -480.553965 CV Cal/Mol-Kelvin 40.531 0.000 2.981 2.981 34.570 1.982 1.976 1.963 1.952 1.907 1.868 1.834 1.708 1.629 1.568 1.520 1.398 1.323 1.204 1.009 S Cal/Mol-Kelvin 105.929 0.000 40.807 30.179 34.943 5.481 4.709 3.904 3.524 2.730 2.336 2.098 1.524 1.293 1.150 1.053 0.848 0.745 0.608 0.432 ... HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ NGỌC HỒNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN CỦA MỘT SỐ MƠ HÌNH LACTAM ĐƠN GIẢN BẰNG CÁC PHƢƠNG PHÁP HĨA HỌC TÍNH TỐN Chun ngành: Hóa. .. MỤC HÌNH Hình 1: Cơ chế đề kháng kháng sinh vi khuẩn Hình 2: Sự acyl hóa a, thủy phân b,c, dẫn xuất β? ?lactam theo chế khác Hình 3: Phản ứng thủy phân kiềm Hình 4: β? ?lactam Hình 5: γ– lactam Hình. .. δ? ?lactam Hình 7: ε? ?lactam Hình 8: ω? ?lactam Hình 9: Ion OHHình 10: Cơ chế đề xuất Hình 11: Cơ chế phản ứng thủy phân kiềm β? ?lactam Hình 12: Đường phản ứng β? ?lactam Hình 13: Cơ chế phản ứng thủy