Khi phân tửđang tồn tại ở trạng thái enol thì phân tử thymine sẽ có xu hướng trở về trạng thái keto do trạng thái này có mức năng lượng thấp hơn. Tuy nhiên nếu phân tửở trạng thái keto cũng có thể hoàn toàn chuyển sang trạng thái enol nếu nhận được năng lượng thích hợp. Trong phần này chúng tôi sẽ mô phỏng quá trình tautomer hóa khi thymine chuyển từ trạng thái enol sang keto. Để thực hiện được mục tiêu này chúng tôi cần khảo sát mặt thế năng của phân tử thymine cũng như phải mô phỏng được đường phản ứng hóa hoc trong quá trình chuyển đồng phân này. Để khảo sát mặt thếnăng của phân tử thymine, chúng tôi lần lượt thay đổi vị trí của H11 trong không gian. Để làm điều này chúng tôi lần lượt thay đổi thay đổi C4H11 và góc O8C4H11. Sử dụng Job type Scan bằng phương pháp lý thuyết phiếm hàm mật độ DFT với hệhàm cơ sở 6-31G+(d,p) chúng tôi đã mô phỏng được đường phản ứng hóa học trong quá trình chuyển đồng phân của thymine.
Hình 4.5: Mặt phẳng thế năng của phân tử thymine.
Dựa vào mặt thếnăng của phân tử thymine ta nhận thấy có một vị trí cực tiểu địa phương (R = 1.87Å, θH = 300) vị trí này hoàn toàn trùng khớp ứng với trạng thái Enol, một vị trí yên ngựa (R = 1.61 Å, θH = 53.40) tương ứng với trạng thái chuyển tiếp và một vị trí cực tiểu toàn cục (R = 2.07 Å, θH = 940) ứng với trạng thái keto. Như vậy hai trạng thái enol và keto là hai trạng thái bền và do có năng lượng bé hơn nên trạng thái keto sẽ là trạng thái bền hơn.
Sử dụng phương pháp động học phân tử bằng gần đúng Born-Oppenheimer chúng tôi đã mô phỏng được quá trình tautomerism của thymine, bằng hình ảnh đường phản ứng hóa học của phân tửnhư sau:
Hình 4.6:Đường phản ứng hóa học của phân tử thymine
Dựa vào đồ thị đường phản ứng hóa học ta nhận thấy năng lượng tương quan trong quá trình đồng phân hóa của trạng thái như enol-keto là 0.62 eV và của trạng thái chuyển tiếp-keto là 1.92 eV.