Purine tautomeric preferences and bond-length alternation in relation with protonation-deprotonation and alkali metal cationization.

التفضيلات التوتوميرية للبيورين وتناوب أطوال الروابط وعلاقتهما بالبرتنة ونزع البروتون والكتننة بالفلزات القلوية.

Clicks: 280
ID: 103035
2020
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Emerging

Ranked #15 of 27 articles by views in journal of molecular modeling

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Abstract
Quantum chemical calculations were carried out for deprotonated (P) and protonated purine (PH) and for adducts with one alkali metal cation (PM and PM, where M is Li or Na) in the gas phase {B3LYP/6-311+G(d,p)}, a model of perfectly apolar environment, and for selected structures in aqueous solution {PCM(water)//B3LYP/6-311+G(d,p)}, a reference polar medium for biological studies. All potential isomers of purine derivatives were considered, the favored structures indicated, and the preferred sites for protonation/deprotonation and cationization reactions determined. Proton and metal cation basicities of purine in the gas phase were discussed and compared with those of imidazole and pyrimidine. Bond-length alternations in the P, PH, PM, and PM forms were quantitatively measured using the harmonic oscillator model of electron delocalization (HOMED) indices and compared with those for P. Variations of the HOMED values when proceeding from the purine structural building blocks, pyrimidine and imidazole, to the bicyclic purine system were also examined. Generally, the isolated NH isomers exhibit a strongly delocalized π-system (HOMED > 0.8). Deprotonation slightly increases the HOMED values, whereas protonation and cationization change the HOMED indices in different way. For bidentate M-adducts, the HOMED values are larger than 0.9 like for the largely delocalized P. The HOMED values correlate well in a comprehensive relationship with the relative Gibbs energies (ΔG) calculated for individual isomers whatever the purine form is, neutral, protonated, or cationized. When PCM-DFT model was utilized for P, PH, PM, and PM (M = Li) both electron delocalization and relative stability are different from those for the molecules in vacuo. The solvation effects cause a slight increase in HOMEDs, whereas the ΔEs decrease, but in different ways. Hence, contribution of particular isomers in the isomeric mixtures of PH, PM, and PM also varies. HOMED variations for the favored neutral, deprotonated, protonated, and lithiated forms of purine in the gas phase and aqueous solution.
أُجريت حسابات كيميائية كمية للبيورين منزوع البروتون (P) والمبرتن (PH) ولنواتج الإضافة مع كاتيون فلز قلوي واحد (PM وPM، حيث M تمثل Li أو Na) في الطور الغازي {B3LYP/6-311+G(d,p)}، بوصفه نموذجاً لبيئة لاقطبية تماماً، وكذلك لبنى مختارة في محلول مائي {PCM(water)//B3LYP/6-311+G(d,p)}، بوصفه وسطاً قطبياً مرجعياً للدراسات الحيوية. وأُخذت في الحسبان جميع المتصاوغات المحتملة لمشتقات البيورين، وحُددت البنى المفضلة، وكذلك المواقع المفضلة لتفاعلات البرتنة/نزع البروتون وإضافة الكاتيون. كما نُوقشت قاعدية البيورين تجاه البروتون وتجاه كاتيون الفلز في الطور الغازي وقُورنت بقاعدية كل من الإيميدازول والبيريميدين. وقِيست ظاهرة تعاقب أطوال الروابط في الأشكال P وPH وPM وPM قياساً كمياً باستخدام مؤشرات نموذج المتذبذب التوافقي للاتموضع الإلكتروني (HOMED)، وقُورنت بتلك الخاصة بـ P. وفُحصت كذلك التغيرات في قيم HOMED عند الانتقال من وحدات البناء التركيبية للبيورين، وهما البيريميدين والإيميدازول، إلى نظام البيورين ثنائي الحلقة. وبوجه عام، تُظهر متصاوغات NH المعزولة نظام π شديد اللاتموضع (HOMED > 0.8). ويؤدي نزع البروتون إلى زيادة طفيفة في قيم HOMED، بينما تُغير البرتنة وإضافة الكاتيون مؤشرات HOMED بطرق مختلفة. وبالنسبة لنواتج إضافة M ثنائية المخلب، تكون قيم HOMED أكبر من 0.9 على غرار شكل P ذي اللاتموضع الواسع. وترتبط قيم HOMED ارتباطاً وثيقاً في علاقة شاملة مع طاقات غيبس النسبية (ΔG) المحسوبة للمتصاوغات الفردية أياً كان شكل البيورين، سواء أكان متعادلاً أم مبرتناً أم مضافاً إليه كاتيون. وعند تطبيق نموذج PCM-DFT على P وPH وPM وPM (حيث M = Li)، اختلف كل من اللاتموضع الإلكتروني والاستقرار النسبي مقارنةً بالجزيئات في الفراغ. وتتسبب تأثيرات التذاوب في زيادة طفيفة في قيم HOMED، في حين تنخفض قيم ΔE، ولكن بمسارات مختلفة. وعليه، تتباين أيضاً مساهمة متصاوغات بعينها في المخاليط المتصاوغة لكل من PH وPM وPM. تغيرات HOMED للأشكال المفضلة المتعادلة، ومنزوعة البروتون، والمبرتنة، والمشبعة بالليثيوم للبيورين في الطور الغازي والمحلول المائي.
Reference Key
raczyska2020purinejournal Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Raczyńska, Ewa D;Gal, Jean-François;Maria, Pierre-Charles;Kamińska, Beata;Igielska, Małgorzata;Kurpiewski, Julian;Juras, Weronika;
Journal journal of molecular modeling
Year 2020
DOI
10.1007/s00894-020-4343-6
URL
Keywords

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

No comments yet. Be the first to comment on this article.