Trong nghiên cứu này, chúng ta đã biết phân tử D-Glucose có công thức phân tử là C6H12O6. Ở trạng thái tự nhiên D-Glucose chủ yếu tồn tại ở dạng một mạch hở và hai mạch vòng ( và ), tuy nhiên dạng mạch hở là không bền vì vậy ở đây tôi chỉ nghiên cứu hai dạng mạch vòng phổ biến là D-Glucose và D- Glucose:
Hình 2.12: Cấu tạo dạng mạch vòng của D-Glucose và D-Glucose.
Tôi đã sử dụng phần mềm Materials Studio (ở đây tôi dùng phiên bản Materials Studio 7.0) để mô phỏng cấu trúc phân tử và D-Glucose. Hình 2.13 là cấu trúc phân tử của và D-Glucose chưa tối ưu hóa (Optimization). Hình 2.14 là cấu trúc của và D-Glucose khi đã tối ưu hóa. Hình 2.15 là đồ thị mô tả biến đổi năng lượng của hai cấu trúc trong quá trình tối ưu hóa.
D-Glucose chưa tối ưu D-Glucose chưa tối ưu
Hình 2.13: Cấu trúc dạng mạch vòng của α-D-Glucose và β-D-Glucose được mô phỏng bằng phần mềm Materials Studio.
Hình 2.14: Cấu trúc dạng mạch vòng của α-D-Glucose và β-D-Glucose được mô phỏng bằng phần mềm Materials Studio khi đã tối ưu.
Hình 2.15: a. Đồ thị năng lượng của quá trình tối ưu hóa mô hình D-Glucose. b. Đồ thị năng lượng của quá trình tối ưu hóa mô hình D-Glucose.
Bảng 2.2 là các thông số cơ bản của cấu trúc các phân tử và D-Glucose đã được tối ưu hóa. Ta có thể thấy rằng và D-Glucose đều có cấu trúc dạng “ghế”. Điều này rất phù hợp với nghiên cứu trước đây [5]. Các khoảng cách giữa
các nguyên tử ở hai mô hình là khá giống nhau: O-H là 0.97 Å, C-H là 1.10 Å, C-C là 1.54 Å và C-O là 1.43 Å. Tuy nhiên các góc liên kết thì chỉ giống nhau ở các góc C-C-C là 1130 và H-O-C là 1060, còn góc C-O-C ở đồng phân là 1130 và ở đồng phân là 1170.
Bảng 2.2: Các thông số về khoảng cách và góc liên kết của D-Glucose và D- Glucose khi đã tối ưu.
D-Glucose
Liên kết Khoảng Cách (Å) Góc liên kết Độ (o)
O - H 0,97 Å C - O - C 113,88
C - H 1,10 Å C -C - C 113
C - C 1,54 Å H - O - C 106
C - O 1,43 Å
D-Glucose
Liên kết Khoảng Cách (Å) Góc liên kết Độ (o)
O - H 0,97 Å C - O - C 117,705
C - H 1,10 Å C - C - C 113
C - C 1,54 Å H - O - C 106
C - O 1,43 Å