Энтальпия сублимации и структурные характеристики некоторых аминокислот и дипептидов: эксперимент и квантово-химические расчеты тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат наук Тюнина, Валерия Валерьевна

• Тюнина, Валерия Валерьевна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Тюнина, Валерия Валерьевна

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общая характеристика аминокислот и дипептидов

1.2. Термодинамика процессов сублимации аминокислот и дипептидов

1.3. Водородные связи в аминокислотах и дипептидах

1.4. Масс-спектрометрическое исследование аминокислот и дипептидов

1.5. Квантово-химические расчеты структуры аминокислот

1.6. Структурные исследования молекул аминокислот в газовой фазе

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 .МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ИОНИЗАЦИИ

2.1.1. Теоретические основы масс-спектрометрии электронной ионизации

2.1.2. Эффузионный метод Кнудсена

2.1.3. Расчет энтальпии сублимации

2.1.4.Магнитный масс-спектрометр МИ-1201, модифицированный для термодинамических исследований

2.1.5. Методика эксперимента на МИ-1201

2.2. ГАЗОВАЯ ЭЛЕКТРОНОГРАФИЯ

2.2.1. Теоретические основы газовой электронографии

2.2.2. Температурные эффекты в газовой электронографии

2.2.3. Структурный электронографический анализ

2.2.4. Комплекс аппаратуры «электронограф/масс-спектрометр» и методика эксперимента

2.3. КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

2.3.1. Теоретические методы расчета структуры и энергетики молекул

2.3.2. Метод анализа электронной плотности в терминах натуральных орбиталей связи (№Ю)

2.4. ПОДГОТОВКА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ИССЛЕДУЕМЫХ

ВЕЩЕСТВ

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АМИНОКИСЛОТ И ДИПЕПТИДОВ

3.1.1. Особенности масс-спектров и состава паров аминокислот и дипептидов

3.1.2. Энтальпии сублимации аминокислот и дипептидов

3.1.3. Взаимосвязь молекулярных дескрипторов аминокислот и дипептидов с их энергетическими характеристиками

3.2. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРОЕНИЯ МОЛЕКУЛЫ Ь-ТРИПТОФАНА В ГАЗОВОЙ ФАЗЕ

3.2.1. Конформационные свойства Ь-триптофана по данным квантово-химических расчетов

3.2.2. Электронографическое исследование Ь-триптофана

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

AsubHm° - энтальпия сублимации

Ala - аланин

Arg - аргинин

Asn - аспарагин

Cys - цистеин

DFT - теория функционала плотности DL-Ala-DL-Nvl (Ala-Nvl) - ОЬ-аланил-ОЬ-норвалин DL-Ala-DL-Val (Ala-Val) - 0Ь-аланил-ОЬ-валин EI (ЭИ) - масс-спектрометрия электронной ионизации f(r) - функция радиального распределения GED (ЭГ) - газовая электронография Gin - глутамин Gly - глицин

Gly-L-Ala (Gly-Ala) - глицил-Ь-аланин His - гистидин

HOMO (ВЗМО) - высшая заниятая молекулярная орбиталь

L-Ala-L-Ala (Ala-Ala) - L-аланил-Ь-аланин

L-Ala-L-Trp (Ala-Trp) - Ь-аланил-Ь-триптофан

Leu - лейцин

L-Met (Met) - L-метионин

L-Phe (Phe) - L-фенилаланин

L-Pro (Pro) - L-пролин

L-Ser (Ser) - L-серин

L-Thr (Thr) - L-треонин

L-Тф (Тф) - L-триптофан

L-Tyr (Tyr) - L-тирозин

\

LUMO (НСМО) - низшая свободная молекулярная орбиталь Lys - лизин

m/z - отношение массы иона к его заряду

NBO-анализ - метод анализа электронной плотности в терминах натуральных орбиталей связи

sM(s) - приведённая молекулярная составляющая интенсивности рассеяния Val - валин

ИК-спектроскопия - инфоракрасная спектроскопия KP- спектроскопия - спектроскопия комбинационного рассеяния МНК - метод наименьших квадратов ПК - персональный компьютер

ЯМР-спектроскопия - спектроскопия ядерного магнитного резонанса

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Энтальпия сублимации и структурные характеристики некоторых аминокислот и дипептидов: эксперимент и квантово-химические расчеты»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Одной из центральных задач современной физической химии является всестороннее исследование различного рода систем, состоящих из биоорганических молекул, что объясняется неослабевающим интересом к поиску путей создания новых перспективных материалов с заданными свойствами [1]. Подобные системы могут выступать в качестве биодатчиков, оптических фильтров, носителей лекарственных препаратов и др. [1-5]. Для теоретического анализа устойчивости веществ в твердом состоянии важным параметром является энергия кристаллической решетки, которая при определенных условиях равнозначна энтальпии сублимации. Термохимические характеристики парообразования аминокислот и пептидов - структурных единиц белков - в комплексе со структурными характеристиками молекул позволяют выявить и охарактеризовать различные виды внутри- и межмолекулярных взаимодействий. Общепринято, что молекулярная структура соединения в значительной степени определяет его физико-химические свойства. Вместе с тем, без знания термодинамических харакиеристик невозможно обсуждение деталей организации более сложных систем, механизма их образования и стабилизации их структур. Таким образом, структура и энергетика - это две фундаментальные составляющие, изучаемые разными экспериментальными методами и необходимые для охарактеризования системы в целом. В связи с этим представляет большое теоретическое и практическое значение установление закономерностей связывающих структуру биологически активных веществ и их термодинамические свойства.

Аминокислоты и пептиды - это соединения с асимметричным атомом углерода; они составляют основу живых организмов и участвуют во многих биологических процессах. Свойства кристаллических аминокислот и пептидов во многом определяются образованием цвиттер-ионов и существованием

межмолекулярных водородных связей. В то же время газовой фазе они находятся в молекулярной неионизированной форме. Уникальностью структуры аминокислот и пептидов и обоснован выбор указанных соединений в качестве объектов исследования.

Аминокислоты, пептиды и их производные широко используются как модели биополимеров (полипептидов, протеинов) [6,7]. Несмотря на то, что на протяжении десятилетий аминокислоты, пептиды и их производные привлекают пристальное внимание исследователей [8-11], до сих пор весьма неполно изучены отдельные аспекты термохимического поведения этих веществ по сравнению с другими классами азотсодержащих органических соединений. Исследование термодинамики фазовых переходов аминокислот и пептидов способствует более глубокому пониманию особенностей кристаллического состояния этих веществ, имеющих донорные и акцепторные группы, способные к образованию водородных связей [6,12,13].

В литературе имеются немногочисленные надежные данные по термодинамике парообразования аминокислот и пептидов, а экспериментальному изучению структуры их молекул в газовой фазе посвящены лишь единичные работы. До сих пор не существует строгих теорий для прогнозирования энергетических параметров аминокислот и пептидов, содержащих в структуре молекул боковые радикалы различной химической природы. Ограниченность данных по энергетическим и геометрическим характеристикам аминокислот и пептидов затрудняет проведение корректного термодинамического анализа сольватации их молекул в жидких средах и сдерживает темпы развития структурной химии соединений данного класса. Следует отметить, что проведение квантово-химических расчетов строения многоатомных молекул, характеризующихся с конформационным многообразием, на высоком теоретическом уровне является сложной задачей. Вследствие невысокой термической устойчивости соединений рассматриваемых классов, экспериментальные исследования процессов их

парообразования тензиметрическими методами также представляются весьма непростыми. В плане последнего, перспективно сочетание эффузионного метода Кнудсена с масс-спектрометрическим контролем состава пара, позволяющее получить энтальпии сублимации аминокислот и пептидов и не требующего высоких давлений исследуемого пара. В отношении установления структуры свободных молекул этих соединений представляется перспективным использовать метод газовой электронографии - фактически единственный реально доступный метод, обеспечивающей исследование детальной структуры свободных многоатомных молекул, вне зависимости от их симметрии.

Целью работы является определение энтальпии сублимации некоторых аминокислот и дипептидов с помощью эффузионного метода Кнудсена, выявление основных закономерностей влияния структуры боковой цепи их молекул на энергетические характеристики, установление детального геометрического строения Ь-триптофана методами газовой электронографии, масс-спектрометрии и квантовой химии.

Объекты исследования: Ь-□-аминокислоты, содержащие в структуре боковые радикалы различной химической природы: Ь-серин, Ь-треонин, Ь-метионин, Ь-фенилаланин, Ь-тирозин, Ь-триптофан, Ь-пролин; дипептиды: глицил-Ь-аланин, Ь-аланил-Ь-аланин, БЬ-аланил-ОЬ-валин, ОЬ-аланил-ОЬ-норвалин, Ь-аланил-Ь-триптофан.

Задачи исследования: 1. Исследование процесса сублимации семи аминокислот (Ь-серин, Ь-треонин, Ь-метионин, Ь-фенилаланин, Ь-тирозин, Ь-триптофан, Ь-пролин) и пяти дипептидов (глицил-Ь-аланин, Ь-аланил-Ь-аланин, ОЬ-аланил-ОЬ-валин, ОЬ-аланил-ЭЬ-норвалин, Ь-аланил-Ь-триптофан) эффузионным методом Кнудсена с масс-спектрометрическим контролем состава пара.

2. Определение образования циклических форм исследуемых дипептидов и характера их фрагментации методами масс-спектрометрии и квантовой химии.

3. Экспериментальное (электронография) и теоретическое (квантово-химические расчеты) определение строения молекулы Ь-триптофана.

4. Установление наличия внутримолекулярной водородной связи в молекуле Ь-триптофана с помощью КВО-анализа электронной плотности.

5. Установление взаимосвязи между структурными дескрипторами и энергетическими характеристиками исследуемых соединений.

Методы исследования: масс-спектрометрия, квантово-химические расчеты, электронография.

Научная новизна работы. Впервые электронографическим методом определена структура свободной молекулы Ь-триптофана. Установлено наличие внутримолекулярной водородной связи в изолированной молекуле Ь-триптофана с помощью NBO-aнaлизa. Предложена систематизация структур Ь-триптофана, найденных в результате конформационного анализа. Эффузионным методом Кнудсена с масс-спектрометрическим контролем состава пара впервые определены энтальпии сублимации пяти дипептидов и семи аминокислот; выполнено их приведение к стандартным значениям при Т=298.15 К. Впервые получены масс-спектры электронной ионизации для ОЬ-аланил-БЬ-норвалина и Ь-аланил-Ь-триптофана. Для алифатических дипептидов (глицил-Ь-аланин, Ь-аланил-Ь-аланин, БЬ-аланил-БЬ-валин, БЬ-аланил-ОЬ-норвалин) установлено присутствие циклических форм в насыщенном паре методами масс-спектрометрии и квантовой химии. Разработана корреляционная модель «структура-свойство» для описания энтальпии сублимации аминокислот и дипептидов на основе использования молекулярных дескрипторов (дипольный момент, молекулярный объем, суммарное количество доноров/акцепторов Н-связей).

Практическая значимость работы. Полученные результаты вносят значительный вклад в развитие представлений о взаимосвязи термодинамических и структурных свойств молекул аминокислот и пептидов. Энтальпии сублимации могут быть использованы при разработке и модификации парных потенциалов взаимодействия для теоретической оценки энергии кристаллических решеток. Результаты сублимационных экспериментов в совокупности со значениями тепловых эффектов растворения аминокислот и пептидов позволяют определить энтальпии сольватации в растворах различной химической природы, что открывает перспективы для использования растворителя как средства управления процессами в жидкой фазе. Высокая точность полученных новых экспериментальных данных позволяет использовать их в качестве справочного материала для создания баз структурных и термодинамических данных. Исследование молекулярного строения аминокислот имеет большое значение для развития теоретической химии, поскольку соединения этого класса оказываются исключительно гибкими в плане их использования для молекулярного дизайна более сложных структур. Подобная информация представляет интерес для исследователей, работающих в области физической, органической и биологической химии.

Представленные в диссертации исследования поддержаны грантами РФФИ (07-03-00369а, 11-03-00013а, 12-03-3175 8мол_а) и Министерства образования РФ «Развитие научного потенциала высшей школы на 2009/2010 гг» №2.2.1.1/6088.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Строение молекулы Ь-триптофана в газообразном состоянии по данным газовой электронографии и квантово-химических расчетов.

2. Энтальпии сублимации аминокислот (Ь-серин, Ь-треонин, Ь-метионин, Ь-фенилаланин, Ь-тирозин, Ь-триптофан, Ь-пролин), полученные в рамках второго закона термодинамики.

3. Состав насыщенного пара и энтальпии сублимации дипептидов (глицил-L-аланин, L-аланил-Ь-аланин, ОЬ-аланил-БЬ-валин, ОЬ-аланил-ОЬ-норвалина и L-аланил-Ь-триптофана), полученные в рамках второго закона термодинамики.

4. Данные по образованию циклических форм исследуемых дипептидов и характеру их фрагментации.

5. Корреляционное соотношение «структура-свойство» для расчета энергетических характеристик из структурных дескрипторов молекул аминокислот и дипептидов.

Личный вклад автора заключается в непосредственном участии на всех этапах работы: постановка цели и задач исследования, планирование эксперимента, выполнение электронографических и масс- спектрометрических экспериментов, формулировка выводов. Автором лично проведена обработка данных электронографического и масс-спектрометрического экспериментов, выполнены квантово-химические расчеты структуры изученных молекул. Автор принимал активное участие в обсуждении и обобщении результатов исследований, а также в подготовке с соавторами основных публикаций по выполненной работе. '

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю проф. Гиричеву Г.В. за помощь на всех этапах работы, проф. Гыричевой Н.И. (ИвГУ) за помощь в интерпретации результатов эксперимента и квантово-химических расчетов. Автор также благодарен ст.н.с. Краснову A.B. и асп. Жабанову Ю.А. за помощь в выполнении масс-спектрометрического эксперимента. Автор признателен вед.н.с. Баделину В.Г. (ИХР РАН) за полезные дискуссии при обсуждении результатов.

Степень достоверности результатов проведенных исследований. Экспериментальные результаты, представленные в диссертационной работе, получены на протестированном современном научном оборудовании различными

взаимодополняющими физико-химическими методами. Результаты работы опубликованы в рецензируемых российских и зарубежных научных журналах.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях «Фундаментальные науки — специалисту нового века» (Иваново, ИГХТУ, 2009-2011 гг.); III - VIII Всероссийских школах-конференциях молодых учёных «Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем» (Крестовские чтения) (Иваново, ИХР РАН, 2008-2013 гг.); IV - VI Всероссийских молодежных школах-конференциях «Квантово-химические расчеты: структура и реакционная способность органических и неорганических молекул» (Иваново, ИГХТУ-ИвГУ, 2009-2013 гг.); 89-й ежегодной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Неделя науки - 2009» (Иваново, ИвГМА, 2009 г.); XII Молодежной конференции по органической химии (Суздаль, 2009 г.); открытом конкурсе Министерства образования и науки РФ на лучшую работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах России по разделу 08 «Химические науки, химическая технология, химическое машиностроение» за 2008/2009 год; VI Международной научной конференции "Кинетика и механизм кристаллизации. Самоорганизация при фазообразовании" (Иваново, 2010 г.); V Российско-Германском научном семинаре по вопросам изучения структуры и энергетики молекул в газовой фазе (Иваново, ИГХТУ 2010 г.); XI Международной конференции «Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах» (Иваново, 2011 г.); VII Международной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация и материалы нового поколения» (Иваново, 2012 г.); Ивановском городском семинаре по структуре и энергетике молекул (Иваново, ИГХТУ, 2012-2013 г.); VII Национальной

кристаллохимической конференции (Суздаль, 2013 г.); XV Европейском симпозиуме по газовой электронографии (Фрауенкимзе, Германия, 2013 г.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 5 статьях, опубликованных в рецензируемых научных журналах и изданиях из Перечня ВАК, и тезисах 36 докладов на научных конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, посвященных обзору литературы, описанию экспериментальных и теоретических методов исследования, результатам масс-спектрометрических и электронографических исследований и квантово-химических расчетов аминокислот и дипептидов и их обсуждению, а также включает раздел «Основные результаты и выводы» и список цитируемой литературы (162 наименования). Материал работы изложен на 134 страницах машинописного текста, а также представлен в виде 20 таблиц и 28 рисунков.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Общая характеристика аминокислот и дипептидов

Аминокислоты - это органические соединения, физико-химическое поведение и разнообразие реакций, в которых они участвуют, объясняются одновременным присутствием в молекуле основной аминогруппы -ЫНг и кислой карбоксильной группы -СООН [14]. □-Аминокислоты представляют собой производные карбоновых кислот, у которых один водородный атом у □-углерода замещен на аминогруппу (-ИНг). Следует подчеркнуть, что все аминокислоты, входящие в состав природных белков, являются □-аминокислотами, хотя аминогруппа в свободных аминокарбоновых кислотах может находиться в □-, О, □- и О положениях [15].

Аминокислоты, как составные части белков, участвуют в различных биохимических процессах наряду с нуклеиновыми кислотами, углеводами и липидами [15,16]: метионин (а-амино-у-метилтиомасляная кислота) незаменимая аминокислота, служит в организме донором метальных групп при биосинтезе холина, адреналина и многих других биологически важных веществ; серин (а-амино-(3-оксипропионовая кислота) - заменимая аминокислота, входит в состав активного центра некоторых ферментов и сложных липидов; треонин (а-амино-(3-оксимасляная кислота) - незаменимая аминокислота, участвует в образовании водородных связей; фенилаланин (а-амино-(3-фенилпропионовая кислота) - незаменимая аминокислота, является предшественником тирозина; тирозин (а-аминопарагидроксифе-нилпропионовая кислота) - заменимая аминокислота; в организме человека и животных - исходное вещество для синтеза гормонов щитовидной железы, адреналина и др.; триптофан ([3-индолиламинопропионовая кислота) - незаменимая аминокислота, используется клетками млекопитающих для синтеза никотиновой кислоты (витамин РР); пролин (пирролидин-2-кардоновая кислота) - заменимая аминокислота, влияет на

характер укладки полипептидной цепи белка при формировании его третичной структуры.

Аминокислоты используются в биосинтезе полипептидов и белков, а также в синтезе фосфатидов, нуклеотидов и др. Белки - высокомолекулярные природные полимеры, построенные из остатков аминокислот, соединенных амидной (пептидной) связью (-СО-МН-). Каждый белок характеризуется специфической аминокислотной последовательностью. □-Аминокислоты, выполняющие роль структурных элементов в белках, отличаются друг от друга строением боковых групп (боковых цепей), обозначенных Я; в состав белков входят, как правило, аминокислоты в Ь-конфигурации [16].

□-Аминокислоты в белках соединены между собой пептидными связями, образованными карбоксильной группой одной аминокислоты и □-аминогруппой другой. Познание биологических функций и, в частности, молекулярного механизма физиологического действия белка невозможно без детального знания его строения. Установление первичной структуры белка служит основой для определения вторичной и третичной структур, выяснения расположения функциональных групп в его активном центре и открывает путь к познанию механизма его фунционирования.

Каждый белок или пептид специфическим образом свернут в пространстве, и эта конформация определяет его физико-химические и биологические свойства [14,16]. Пространственная структура белка (пептида) в целом кодируется его первичной структурой. Эта взаимосвязь создает предпосылки для теоретических расчетов и предсказаний вторичной структуры белков на основе их аминокислотной последовательности. Пространственная структура достаточно подвижна, т.е. способна изменяться под воздействием внешних условий или различных агентов, и в этом смысле правильнее говорить о предпочтительной

конформации белка или пептида, об одной из многих, энергетически наиболее выгодной пространственной структуре.

Ст ереохимия аминокислот . Все встречающиеся в белках аминокислоты (кроме пролина) могут быть изображены формулой МН2СШ1СООН, где Я-боковая цепь различной природы. В общем случае эти соединения с асимметричным атомом углерода, и, следовательно, каждая аминокислота может существовать в пространстве в виде двух форм — с Ь- и Б- конфигурацией асимметрического центра:

СООН СООН

Н21Ч

н н-

я я

М12

Рисунок 1.1.1 - Структурные формулы Ь- и Б-аминокислот Принадлежность аминокислот к Ь- и Э- ряду доказывается прямым сведением к соответствующему глицериновому альдегиду с помощью стереоспецифических превращений. В состав большинства природных белков входят Ь-аминокислоты.

При получении аминокислот для исследовательских и практических целей с помощью микробиологического синтеза продуктами являются Ь-изомеры. При химическом синтезе обычно образуются смеси Ь- и Э- изомеров аминокислот, т.е. рацематы. Для разделения рацемических аминокислот в последние годы в производственных условиях используются хроматография на оптически активных адсорбентах и иммобилизованные ферменты. Все приведенные рассуждения в полной мере применимы и к пептидам.

Пепт идная связь Главной структурной единицей белков и пептидов является пептидная (амидная) связь -С(0)-Ы(Н)-. Согласно современным представлениям, пептидная связь в белках является практически плоской (торсионный угол ОСИН близок к нулю). В обычных условиях наблюдаются

лишь небольшие отклонения от плоской системы (до 5-10°); большие деформации возможны в напряженных циклических системах. Расстояние между атомами С и N в пептидной связи (равное 0.132 нм) является промежуточным между простой (ординарной) связью (связь -C-N-. длина которой равна 0.147 нм) и двойной связью (связь -C=N-, длина - 0.125нм). Это создает предпосылки для осуществления по месту двойной связи таутомерных перегруппировок и для образования енольной (лактимной) формы. Последняя, в свою очередь, дает молекуле белка ряд преимуществ (повышение реакционной способности, возникновение дополнительных возможностей вращения и др.) [15].

Обычно пептидная связь имеет транс-конфигурацию, т.е. является транспланарной. В напряженных циклических системах (некоторые циклопептиды, производные пролина и т.д.), а также при большом размере заместителей у атома азота, в N-алкилированных производных пептидная связь может существовать в плоской ¿/мс-форме. Цис- и транс- пептидные связи можно различить с помощью физических методов (ИК-, ЯМР- спектроскопии и др.). В белках пептидная связь практически всегда имеет т/?£шс-конфигурацию [16].

Уникальная особенность аминокислот и пептидов состоит в том, что в твердом состоянии и в сильнополярных растворителях аминокислоты и пептиды существуют в виде диполярных цвиттер-ионов, у которых аминогруппы протонированы (-ЫНз+), а карбоксильные группы диссоциированы (-С00). Это объясняет относительно высокую температуру разложения аминокислот (200-300°С) и их низкую растворимость в неполярных растворителях. Доказателства ионного дипольного строения аминокислот получены методами ЯМР-, ИК- и КР-спектроскопии: в спектрах отсутствуют полосы поглощения NH2- и СООН -групп [14]. Цвиттер-ионная форма аминокислоты и дипептида не реализуется в газовой фазе, что подтверждено экспериментально [17,18]. Для кристаллического состояния аминокислот и пептидов характерно образование межмолекулярных водородных связей N-H+ • ■ ■ ~0—С, которые стабилизируют цвиттерионную форму

и играют важную роль в формировании структуры аминокислот и пептидов в кристаллах [19]. Энергия межмолекулярного взаимодействия может быть оценена на основе рентгеноструктурных данных [20] и теплот сублимации [21,22].

1.2. Термодинамика процессов сублимации аминокислот и дипептидов

Несмотря на то, что к настоящему времени выполнено большое число экспериментальных и теоретических исследований, посвященных изучению сублимации различных кристаллов (металлических, ионных, валентных, полупроводниковых) [23], самостоятельный интерес вызывают органические кристаллы, в узлах кристаллической решетки которых располагаются обычно молекулы, обладающие большими эффективными протяженностью и объемом. В самом общем случае энергия межмолекулярного взаимодействия в молекулярных кристаллах складывается из трех эффектов: ориентационного (эффект Кеезома), индукционного (эффект Дебая) и дисперсионного (эффект Лондона) [24]. Однако для кристаллов, содержащих полярные молекулы, в том числе цвиттер-ионы (аминокислоты, пептиды), значительный вклад в полную энергию могут вносить электростатические взаимодействия и образование водородных связей. По величине энтальпии сублимации можно судить о взаимодействиях в кристалле.

Термодинамические параметры сублимации - процесса прямого перехода вещества из твердой в газовую фазу - имеют особую ценность при изучении молекулярных органических кристаллов. Хорошо известно, что тепловой эффект растворения кристалла определяется в равной мере как энергией Гиббса сольватации, так и величиной энергии Гиббса сублимации. Кроме того, она характеризует энергию кристаллической решетки. Экспериментально полученные значения энтальпии сублимации (Д5иЬНт°) используются при изучении полиморфизма и анализе молекулярных упаковок. Они служат «реперными» значениями для нормировки функций парных потенциалов

взаимодействия, используемых для теоретических расчетов энергий кристаллических решеток [25].

Имеющиеся теоретические подходы к испарению твердых тел относятся преимущественно к идеальным моноатомным кристаллам. Традиционно использование уравнения Клаузиуса-Клапейрона или его модификаций для определения AsubHm° по давлению пара [23,26,27]. При низком давлении пара (10"

3 5

-10"J Topp) энтальпию сублимации можно считать равной энергии решетки, взятой с обратным знаком. Однако следует заметить, что ASUhHm может строго рассматриваться как энергия решетки соединения, только если при изменении агрегатного состояния существенно не меняется конфигурация молекул и энергия их колебаний, а также если исследуемому пару можн* ирип

и природа водородных связей непосредственно обусловлена электронным строением их молекул, которые обладают значительными по величине эффективными зарядами на группах СОО* и NH3+. Это объясняет довольно большие дипольные моменты аминокислот и дипептидов, их более высокую растворимость в воде, чем в органических растворителях [23,31]. Кроме того, как было отмечено выше, они имеют достаточно высокие температуры плавления (разложения). Как правило, пептиды разлагаются либо в кристаллической фазе при нагревании, либо в процессе сублимации [32]. Это осложняет прямое экспериментальное определение энтальпии сублимации и свидетельствует о том, что в кристаллах сила межмолекулярного взаимодействия соизмерима с прочностью внутримолекулярных ковалентных связей [23,33]. Поэтому определение AsubHm° органических кристаллов не потеряло своей актуальности до сих пор. Методы оценки энтальпии сублимации сравнительно немногочисленны и ориентированы в основном на углеводороды, не содержащие атомов N и О [34,35]. Имеющиеся теоретические подходы к оценке тепловых эффектов испарения твердых тел относятся преимущественно к идеальным моноатомным кристаллам.

Несмотря на то, что исследования процессов сублимации аминокислот и пептидов ведутся с начала XX века [36], достоверные термодинамические величины получены только для некоторых аминокислот и ацетилзамещенных пептидов [28].

Измерение энтальпии сублимации основывается на переносе массы и прямо или косвенно зависит от давления пара. Поэтому методы определения энтальпии сублимации в подавляющем большинстве случаев сводятся к методам определения давления насыщенного пара. Авторы [36] провели исследования 12 аминокислот и 6 дипептидов и установили, что сублимация этих соединений сопровождается сравнительно небольшим разложением, но давление паров столь мало, что получение величин энтальпий крайне затруднительно.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тюнина, Валерия Валерьевна, 2014 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Кобаяси, Н. Введение в нанотехнологию / Н. Кобаяси. — М.: изд-во БИНОМ. Лаб. знаний, - 2008. - 134 с.

2. Li, L. Positively Charged Nanosheets Derived via Total Delamination of Layered Double Hydroxides / L. Li, R. Ma, Y. Ebina, N. lyi, T. Sasaki // Chem. Mater. - 2005. -17(17).-P.4386-4391.

3. Ding, L. Molecular Characterization of the Cytotoxic Mechanism of Multiwall Carbon Nanotubes and Nano-Onions on Human Skin Fibroblast / L. Ding, J. Stilwell, T. Zhang, O. Elboudwarej, H. Jiang, J.P. Selegue, P.A. Cooke, J.W. Gray, F.F. Chen // Nano Letters. - 2005. -5(12). - P.2448-2464.

4. Евдокимов, Ю.М. Принципы создания наноконструкций с использованием молекул нуклеиновых кислот в качестве строительных блоков / Ю.М. Евдокимов, В.В. Сычев // Успехи химии. - 2008. - 77(2). - С. 194-206.

5. De Santis, P. Peptides with regular enantiomeric sequences: a wide class of modular self-assembling architectures / P. De Santis, S. Morosetti, A.J. Scipioni // Nanosci. Nanotechnol. - 2007. - 7(7) - P. 2230-2238.

6. Сагадеев, E.B. Энтальпии образования и сублимации аминокислот и пептидов / Е.В. Сагадеев, А.А. Гимадеев, В.П. Барабанов // Журн. физ. химии. - 2010. - 84(2). - С.260-265.

7. Barone, G. Enthalpies and entropies of fusion of some substituted dipeptides. Comparison with crystal data / G. Barone, C. Giancola, Т.Н. Lilley, C.A. Mattia, R. Puliti // J. Therm. Analys. - 1992. - 38. - P.2771-2778.

8. Куваева, З.И. Получение и применение N-ацетил-а-аминокислот / З.И. Куваева, Д.В. Лопатик, Т.А. Николаева, А.Н. Книжникова, В.Э. Найденов, М.М. Маркович // Хим.-фарм. журн. - 2010. - 44(6). - С.22-23.

9. Wilce, M.C.J. Physicochemical Basis of Amino Acid Hydrophobicity Scales: Evaluation of Four New Scales of Amino Acid Hydrophobicity Coefficients Derived

from RP-HPLC of Peptides / M.C.J. Wilce, M.-I. Aguilar, M.T.W. Heam // Anal. Chem. - 1995.-67(7).-P.1210-1219.

10. Katritzky, A.R. Interpretation of Quantitative Structure-Property and -Activity Relationships / A.R. Katritzky, R. Petrukhin, D. Tatham, S. Basak, E. Benfenati, M. Karelson, U. Maran // J. Chem. Inf. Comput. Sci. - 2001. -41. - P.679-685.

11. Givand, J. Distribution of Isomorphic Amino Acids between a Crystal Phase and an Aqueous Solution / J. Givand, B.-K. Chang, A.S. Teja, R.W. Rousseau // Ind. Eng. Chem. Res. - 2002. - 41. - P. 1873-1876.

12. Barone, G. Correlation between phase transition thermodynamics and crystal features of solid small peptides / G. Barone, R. Puliti // J. Thermal Analys. Calorimetry. - 1999,-57.-P.l 19-132.

13. Баделин, В.Г. Взаимосвязь между строением молекул аминокислот и дипептидов и тепловым эффектом их сублимации / В.Г. Баделин, Е.Ю. Тюнина, Г.В. Гиричев, Н.И. Гиричева, О.В. Пелипец // Журн. структурной химии. - 2007. -48(4). - С.698-704.

14. Якубке, Х.-Д. Аминокислоты, пептиды, белки / Х.-Д. Якубке, X. Ешкайт. - М,: Мир, - 1985.-456 с.

15. Березов, Т.Т. Биологическая химия: учебник / Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин. -М.: Медицина, - 1998. - 704 с.

16. Овчинников, Ю.А. Биоорганическая химия / Ю.А. Овчинников. - М.: Просвещение, - 1987. - 815 с.

17. Iijima, К. Main conformer of gaseous glycine: molecular structure and rotational barrier from electron diffraction data and rotational constants / K. Iijima, K. Tanaka, S. Onuma // J. Mol. Struc. - 1991.-246. - P.257-266.

18. Iijima, K. Reinvestigation of molecular structure and conformation of gaseous 1-alanine by joint analysis using electron diffraction data and rotational constants / K. Iijima, M. Nakano // J. Mol. Struc. - 1999. - 485-486. - P.255-260.

19. Молекулярные взаимодействия / под ред. Г. Ратайчак, У. Орвилл-Томаса. -М.: Мир,-1984.-600 с.

20. Молекулярные структуры. Прецизионные методы исследования / под ред. А. Доменикано, И. Харгиттаи. - М.: Мир, - 1997. - 671 с.

21. Вульфсон, Н.С. Масс-спектрометрия органических соединений / Н.С. Вульфсон, В.Г. Заикин, А.И. Микая. -М.: Химия, - 1986. -312 с.

22. Розынов, Б.В. / Масс-спектрометрия и химическая кинетика / Б.В. Розынов; под общ. ред. В.Л. Тальрозе. - М.: Наука, - 1985. - 344 с.

23. Кемпбел, Дж. Современная общая химия: в 3 т. / Дж. Кемпбел. - М.: Мир, -1975.-447 с.-Зт.

24. Биологически активные вещества в растворах : структура, термодинамика, реакционная способность / под ред. A.M. Кутепова. - М.: Наука, - 2001. - 403 с.

25. Osborn, J.C. A comparison of sublimation enthalpies with lattice energies calculated using force fields / J.C. Osborn, P. York // J.Mol.Struct. - 1999. - 474. - P.43-47.

26. Kvick, A. Deformation electron density of a-glycylglycine at 82 К. I. The neutron diffraction study / A. Kvick, A. R. Al-Karaghouli, T. F. Koetzle // Acta Crystallogr. -1977.-B33.-P. 3796-3801.

27 Destro, R. Electrostatic properties of L-alanine from x-ray diffraction at 23 К and ab initio calculations / R. Destro, R. Bianchi, G. Morosi // J. Phys. Chem. - 1989. - 93. -P. 4447.4457.

28. Acree, Jr, W. Phase transition enthalpy measurements of organic and organometallic compounds. Sublimation, vaporization and fusion enthalpies from 1880 to 2010 / W.Acree, Jr., J.S. Chickos // J. Phys. Chem. Ref. Data. - 2010. - 39. - P. 1-942.

29. Мревлишвили, Г.M. Низкотемпературная калориметрия биологических макромолекул / Г.М. Мревлишвили // Успехи физ. наук. - 1979. -128(2). - С.273-312.

30. Rodante, F. Thermal analysis of different series of dipeptides / F. Rodante, G. Marrosu, G. Catalani // Thermochimica Acta. - 1992. - 197. - P. 147-160.

31. Калоус, В. Биофизическая химия / В. Калоус, 3. Павличек. - М.: Мир, - 1985. -446 с.

32 De Kruif, C.G. Enthalpies of sublimation and vapour pressures of 14 amino acids and peptides / C.G. De Kruif, J. Voogd, J.C.A. Offringa // J. Chem. Thermodyn. - 1979. -11.- P. 651-656.

33. Коттерел, Т. Прочность химической связи / Т. Коттерел. - М.: Иностр. Лит-ра,

- 1956.-282 с.

34. Арнаутова, Е.А. Методы расчета энтальпии сублимации органических молекулярных кристаллов / Е.А. Арнаутова, М.В. Захарова, Т.С. Пивина, Е.А. Смоленский, Д.В. Сухачев, В.В. Щербухин // Изв. РАН. Сер. хим. - 1996. - (12). -С. 2872-2881.

35. Бредшнайдер, С. Свойства газов и жидкостей / С. Бредшнайдер. - M.-JL: Химия, - 1966. - 536 с.

36. Gross, D. On the Sublimation of Amino Acids and Peptides / D. Gross, G. Grodsky //J.Am. Chem. Soc. - 1955. - 77(6). - P. 1678-1680.

37. Svec, H.J. Vapor Pressures of Some a-Amino Acids / H.J. Svec, D.D. Clyde // J. Chem. Eng. Data. - 1965. -10(2). - P. 151-152.

38. Sabbah, R. Thermodynamique de composes azotes. IV. Etude thermochimique de la sarcosine et de la L-proline / R. Sabbah, M. Laffîtte // Bull. Soc. Chim. France. - 1978.

- 1(1-2).-P. 50-52.

39. Sabbah, R. Thermodynamique de substances soufrees. II. Etude thermochimique de la L-cysteine et de la L-methionine / R. Sabbah, C. Minadakis // Thermochimica Acta. -1981. - 43. - P.269-277.

40. Методы практической биохимии / под ред. Б. Уильямса, К. Уилсона. - М.: Мир, - 1978.-273с.

41. Piacente, V. Vaporization study of o-, m-, and p-chloroaniline by torsion-weighing effusion vapor pressure measurements / V. Piacente, P. Scardala, D. Ferro, R. Gigli // J. Chem. Eng. Data. - 1985. -30. - P 372-376.

42. Delia Gatta, G. Enthalpies of solvation for N-alkylamides in water and in carbon tetrachloride at 25°C / G. Delia Gatta, G. Barone, V. Elia // J. Solution Chem. - 1986. -15.-P. 157-167.

43. Ferro D. Enthalpies of sublimation and fusion for N-acetyl substituted glycine, L-alanine, and D-leucine amides / D. Ferro, G. Delia Gatta, G. Barone // J. Thermal Analysis. - 1988. - 34. - P.835-841.

44. Лебедев, Ю.А. Термохимия парообразования органических веществ. Теплоты испарения, сублимации и давление насыщенного пара / Ю.А. Лебедев, Е.А. Мирошниченко. -М.: Наука, - 1981. - 216 с.

45. Delle Site, A. The vapor pressure of environmentally significant organic chemicals: A review of methods and data at ambient temperature / A. Delle Site // J. Phys. Chem. Ref. Data. - 1997.-26.-P. 157-194.

46. Goldfarb, J.L. Vapor pressures and enthalpies of sublimation of ten polycyclic aromatic hydrocarbons determined via the Knudsen effusion method / J.L. Goldfarb, E.M. Suuberg // J. Chem. Eng. Data. - 2008. - 53. - P. 670-676.

47. Uddin, K.M. Comparisons of computational and experimental thermochemical properties of a-amino acids / K.M. Uddin, P.L. Warburton, R.A. Poirier // J. Phys. Chem. - 2012. - B116. - P.3220-3234.

48. Goodman, B.T. Use of the DIPPR database for the development of QSPR correlations: solid vapor pressure and heat of sublimation of organic compounds / B.T. Goodman, W.V. Wilding, J.L. Oscarson, R.L. Rowley // Int. J. Thermophys. - 2004. -25.-P. 337-342.

49. Taulelle, P. Measuring enthalpy of sublimation for active pharmaceutical ingredients: validate crystal energy and predict crystal habit / P. Taulelle, G. Sitja, G. Рёре, E. Garcia, Ch. Hoff, S. Veesler // Cryst. Growth Des. - 2009. - 9. - P. 4706-4709.

50. Booth, A.M. Design and construction of a simple Knudsen effusion mass spectrometer (KEMS) system for vapour pressure measurements of low volatility

organics / A.M. Booth, T. Markus, G. McFiggans, C.J. Percival, M.R. Mcgillen, D.O. Topping // Atmos. Meas. Tech. - 2009. - 2. P. 355-361.

51. Ribeiro da Silva, M.A.V. The design, construction, and testing of a new Knudsen effusion apparatus / M.A.V. Ribeiro da Silva, M.J.S. Monte, L.M.N.B.F. Santos // J. Chem. Thermodynamics. - 2006. - 38. - P.778-787.

52. Roux, M.V. Experimental and Computational Thermochemical Study of Sulfur-Containing Amino Acids: L-Cysteine, L-Cystine, and L-Cysteine-Derived Radicals. S-S, S-H, and C-S Bond Dissociation Enthalpies / M.V. Roux, C. Foces-Foces, R. Notario, M.A.V. Ribeiro da Silva, M.D.M.C. Ribeiro da Silva, A.F.L.O.M. Santos, E. Juaristi // J.Phys.Chem. - 2010. - B114. - P. 10530-10540.

53. Amaral, L.M.P.F. Thermochemistry of sarcosine and sarcosine anhydride: Theoretical and experimental studies / L.M.P.F. Amaral, A.F.L.O.M. Santos, M.D.M.C. Ribeiro da Silva, R. Notario // J. Chem. Thermodynamic. - 2013. - 58. - P.315-321.

54. Ribeiro da Silva, M.A.V. Experimental and computational thermochemical study of a-alanine (DL) and (3-alanine / M.A.V. Ribeiro da Silva, M.D.M.C. Ribeiro da Silva, A.F.L.O.M. Santos, M.V. Roux, C. Foces-Foces, R. Notario, R. Guzman-Mejia, E. Juaristi // J. Phys. Chem. - 2010. - В114. - P. 16471 -16480.

55. Калинин, Ф.Л. Справочник по биохимии / Ф.Л. Калинин, В.П. Лобов, В.А. Жидков. - Киев: Наукова Думка, - 1971. - 1013 с.

56. Дэвени, Т. Аминокислоты, пептиды и белки / Т. Дэвени, Я.М. Гергей. - 1976. -268с.

57. Терней, А. Современная органическая химия / А. Терней. - М.: Мир, - 1981. -651 с.

58. Пептиды. Основные методы образования пептидных связей / под ред. Э. Гросса, И.М. Майнховера. - М.: Мир, - 1983. - 422 с.

59. Badelin, V.G. Physico-chemical properties of peptides and their solutions / V.G. Badelin, O.V. Kulikov, V.S. Vatagin, E. Utzig, A. Zielekiewicz, W. Zielekiewicz, G.A. Krestov // Thermochim. Acta. - 1990. -169. - P.81-93.

60. Domalski, E.S. Heat capacities and entropies of organic compounds in the condensed phase. Volume III / E.S. Domalski, E.D. Hearing // J. Phys. Chem. Ref. Data. - 1996.-25(1). -P. 1-523.

61. Rodriguez-Mendez, M.L. DTG and DTA studies on amino acids / M.L. Rodriguez-Mendez, F.J. Rey, J. Martin-Gil, F.J. Martin-Gil // Thermochimica Acta. - 1988. - 134. - P.73-78.

62. Rodante, F. Thermal analysis of some a-amino acids using simultaneous TG-DSC apparatus. The use of dynamic thermogravimetry to study the chemical kinetics of solid state decomposition / F. Rodante, G. Marrosu // Thermochimica Acta. - 1990. - 171. -P.15-29.

63. Rak, J. Thermal properties, crystal lattice energy, mechanism and energetics of the thermal decomposition of hydrochlorides of 2-amino acid esters / J. Rak, J. Lubkowski, I. Nikel, J. Przybylski, J. Blazejowski // Thermochimica Acta. - 1990. - 171. - P.253-277.

64. Ватагин, B.C. Дериватографическое исследование глицилсодержащих пептидов / B.C. Ватагин, В.Г. Баделин // Ж.хим.термодин. термохиии. - 1993. -2(1). - С.101-105.

65. Козлов, В.А. Термодинамические характеристики плавления-разложения Р-аланил-(3-аланина и Р-аланил-глицина / В.А. Козлов, B.C. Ватагин, В.Г. Баделин // Изв.вузов. Химия и хим. Технол. - 1985. - 28(12). - С. 121-123.

66. Селифонова, Е.И.Термогравиметрическое изучение L-a-аминокислот / Е.И. Селифонова, Р.К. Чернова, О.Е. Коблова // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: химия, биология, экология. - 2008. - 8(2). - С.23-28.

67. Mohajeri, A. Detection and Evaluation of Hydrogen Bond Strength in Nucleic Acid Base Pairs / A. Mohajeri, F.F. Nobandegani // J. Phys. Chem. - A112. - 2008. - P.281-295.

68. Цирельсон, В.Г. Квантовая химия. Молекулы, молекулярные системы и твердые тела : учеб. пособие д/вузов / В.Г. Цирельсон. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, - 2010. - 496 с.

69. Mayo, S.L. DREIDING: a generic force field for molecular simulations / S.L. Mayo, B.D. Olafson, W.A. Goddard // J. Phys. Chem. - 1990. - 94. - P.8897-8909.

70. Vinogradov S.N. Hydrogen bonds in crystal structures of amino acids, peptides and related molecules / S.N. Vinogradov // Int. J. Peptide Prot. Res. - 1979. - 14(4). -P.281-289.

71. Рамендик, Г.И. Масс-спектрометрия / Г.И.Рамендик // Горная энциклопедия в Зт.- 1987.-c.266-267.-3 T.

72. Biemann, К. Application of mass spectrometry to structure probltms. I. Amino acid sequence in peptides / K. Biemann, F. Gapp, J. Seibl // J. Am. Chem. Soc. - 1959. -81(9). - P.2274-2275.

73. Biemann, K. Mass Spectra of Organic Molecules. II Amino Acids / K. Biemann, J. McCloskey//J. Am. Chem. Soc. - 1962.-84(16). - P.3192-3193.

74. Junk, G. The Mass Spectra of the a-Amino Acids / G. Junk, H. Svek // J. Am. Chem. Soc. - 1963. - 85(7). - P.839-845.

75. Svek, H. The Mass Spectra of Dipeptides / H. Svek, G. Junk // J. Am. Chem. Soc. -1964. - 86(11). - P.2278-2282.

76. Gaffney, J.S. Mass spectrometer study of evaporation of alpha-amino acids / J.S. Gaffney, R.C. Pierce, L. Friedman // J. Am. Chem. Soc. - 1977. - 99(13). - P.4293-4298.

77. Fales, H.M. Comparison of mass spectra of some biologically important compounds as obtained by various ionization techniques / H.M. Fales, G.W.A. Milne, H.U.

Winkler, H.D. Beckey, J.N. Damico, R. Barron // Analytical Chemistry. - 1975. -47(2). -P.207-219.

78. Trauger, S.A. Peptide and protein analysis with mass spectrometry / S.A. Trauger, W. Webb, G. Siuzdak // J. Spectroscopy. - 2002. -16(1). - P.15-28.

79. Ryzhov, V. Measuring Gas-Phase Basicities of Amino Acids Using an Ion Trap Mass Spectrometer. A Physical Chemistry Laboratory Experiment / V. Ryzhov, L.S. Sunderlin, L.M. M. Keller, E.R. Gaillard // Journal of Chemical Education. - 2005. -82(7). - P.1071-1073.

80. Принципы масс-спектрометрии в приложении к биомолекулам / под ред. Дж. Ласкин, X. Лифшиц. - М.: Техносфера, - 2012. - 608 с.

81. Dixon, D.A. Electronic structure and bonding of the amino acids containing first row atoms / D.A. Dixon, W.N. Lipscomb // J. Biol.Chem. - 1976. -251(19). - P.5992-6000.

82. Wright, L.R. Ab initio self-consistent field calculations on some small amino acids / L.R. Wright, R.F. Borkman // J. Am. Chem. Soc. - 1980. - 102. - P.6207-6210.

83. Wu, J. Studies of nearest-neighbor interactions between amino acids in gas-phase protonated peptides / J. Wu, E. Gard, J. Bregar, M.K. Green, C.B. Lebrilla // J. Am. Chem. Soc. - 1995. - 117. - P.9900-9905.

84. Gronert, S. Ab Initio Studies of Amino Acid Conformations. 1. The Conformers of Alanine, Serine, and Cysteine / S. Gronert, R.A.J. O'Hair // J. Am. Chem. Soc. - 1995. - 117.-P.2071-2081.

85. Cao, X. Infrared Spectral, Structural, and Conformational Studies of Zwitterionic L-Tryptophan / X. Cao, G. Fischer // J. Phys. Chem. - 1999. - A103. - P.9995-10003.

86. Jacob, R. Infrared Spectra and Structures of the Valyl-Alanine and Alanyl-Valine Zwitterions Isolated in a KBr Matrix / R. Jacob, G. Fischer // J. Phys. Chem. - 2003. -A107. - P.6136-6143.

87. Lambie, B. Conformational Behavior of Serine: An Experimental MatrixIsolation FT-IR and Theoretical DFT(B3LYP)/6-31++G** Study / B. Lambie, R. Ramaekers, G. Maes // J.Phys.Chem. - 2004. - A108. - P. 10426-10433.

88. Kaczor, A. Importance of Entropy in the Conformational Equilibrium of Phenylalanine: A Matrix-Isolation Infrared Spectroscopy and Density Functional Theory Study / A. Kaczor, I.D. Reva, L.M. Proniewicz, R.Fausto // J.Phys.Chem. -2006. -A110. -P.2360-2370.

89. Kaczor, A. Matrix-Isolated Monomeric Tryptophan: Electrostatic Interactions as Nontrivial Factors Stabilizing Conformers / A. Kaczor, I.D. Reva, L.M. Proniewicz, R. Fausto // J.Phys.Chem. - 2007. - AI 11. - P.2957-2965.

90. Guthmuller, J. Linear and Nonlinear Optical Response of Aromatic Amino Acids: A Time-Dependent Density Functional Investigation / J. Guthmuller, D. Simon // J.Phys.Chem. - 2006. Al 10. - P.9967-9973.

91. Gil, A. Influence of the Side Chain in the Structure and Fragmentation of Amino Acids Radical Cations / A. Gil, S. Simon, L. Rodriguez-Santiago, J. Bertran, M. Sodupe // J. Chem. Theory Comput. - 2007. - 3. - P.2210-2220.

92. Sousa, S.F. Gas-Phase Geometry Optimization of Biological Molecules as a Reasonable Alternative to a Continuum Environment Description: Fact, Myth, or Fiction? / S.F. Sousa, P.A. Fernandes, M.J. Ramos // J. Phys. Chem. - 2009. - Al 13. -P.14231-14236.

93. Baek, K.Y. Investigation of Conformation-Dependent Properties of 1-Phenylalanine in Neutral and Radical Cations by Using a Density Functional Taking into Account Noncovalent interactions / Baek K.Y., Hayashi M., Y. Fujimura, S.H. Lin, S.K. Kim // J.Phys.Chem. - 2010. - Al 14. - P.7583-7589.

94. Baek, K.Y. Density Functional Theory Study of Conformation-Dependent Properties of Neutral and Radical Cationic 1-Tyrosine and 1-Tryptophan / K.Y. Baek, Y. Fujimura, M. Hayashi, S.H. Lin, S.K. Kim // J.Phys.Chem. - 2011. - Al 15. - P.9658-9668.

95. Kimura, H. Structural study of a-amino-acid crystals by 1H CRAMPS NMR spectroscopy / H. Kimura, K. Nakamura, A. Eguchi, H. Sugisawa, K. Deguchi, K. Ebisawa, E. Suzuki, A. Shoji // J. Mol. Struct. - 1998. - 447. - P. 247-255.

96. Mukkamala, D. A Solid State 13C NMR, Crystallographic, and Quantum Chemical Investigation of Phenylalanine and Tyrosine Residues in Dipeptides and Proteins / D. Mukkamala, Y. Zhang, E. Oldfield // J. Am. Chem. Soc. -2007- 129. - P.7385-7392.

97. Liu, Y. Structural Studies of L-Seryl-L-Histidine Dipeptide by Means of Molecular Modeling, DFT and 1H NMR Spectroscopy / Y. Liu, J.-B. Hou, X.-X. Liu, F.-M. Miao, Y.-F. Zhao // Журн. структ. химии. - 2009. - 50(5). - C.873-877.

98. Csäszär, A.G. Conformers of gaseous glycine / A.G. Csäszär // J. Am. Chem. Soc. -1992,- 114.-P.9568-9575.

99. Iijima, K. An electron diffraction study of gaseous a-alanine, NH2CHCH3C02H / K. Iijima, B. Beagley // J. Mol. Struc. - 1991. - 248. - P.133-142.

100. Csäszär, A.G. Conformers of gaseous a-Alanine / Csäszär A.G. // J. Phys.Chem. -1996. - 100. -P.3541-3551.

101. Ewbank, J.D. Conformational analysis of the methyl ester of alanine by gas electron diffraction and Ab initio geometry optimization / J.D. Ewbank, V.J. Klimkowski, K. Siam, L. Schäfer // J. Mol. Struc. - 1987. - 160. - P.275-285.

102. Takeuchi, H. Inductive and Steric Effects on the Gas-Phase Structure of tert-Butyl Acetate. Electron Diffraction and ab Initio MO Investigations / H. Takeuchi, J. Enmi, M. Onozaki, T. Egawa, Sh. Konaka // J. Phys.Chem. - 1994. - 98. - P.8632-8635.

103. Kiyono, H. Structure Determination of Methyl Nicotinate and Methyl Picolinate by Gas Electron Diffraction Combined with ab Initio Calculations / H. Kiyono, R. Tatsunami, T. Kurai, H. Takeuchi, T. Egawa, Sh. Konaka // J.Phys.Chem. - 1998. -A102. - P.1405-1411.

104. Takeshima, T. Molecular Structure of Nicotine As Studied by Gas Electron Diffraction Combined with Theoretical Calculations / T. Takeshima, R. Fukumoto, T. Egawa, Sh. Konaka. // J.Phys.Chem. - 2002. - A106. - P.8734-8740.

105. Новиков, В.П. Молекулярная структура и конформация N,N-диметиланилина по данным газовой электронографии и квантово-химическим расчетам / В.П. Новиков, С. Самдал, JI.B. Вилков // Журнал общей химии. - 2004. -74(8).-С. 1348-1354.

106. Ksenafontov, D.N. Molecular structure of carphedon as studied by gas electron diffraction and quantum chemical calculations / D.N. Ksenafontov, N.F. Moiseeva,

A.N. Rykov, I.F. Shishkov, H. Oberhammer// Struct. Chem. - 2013. - 24. - P. 171-179.

107. Petrov, V.M. Gas electron diffraction and quantum chemical studies of the molecular structure of 2-nitrobenzenesulfonic acid / V.M. Petrov, N.I. Giricheva, G.V. Girichev, V.N. Petrova, S.N. Ivanov, A.V. Bardina // J. Struct. Chem. - 2011. - 52(1). -P.60-68.

108. Lesarri, A. The Structure of Neutral Proline / A. Lesarri, S. Mata, E.J. Cocinero, S. Blanco, J.C. Lopez, J.L. Alonso // Angew. Chem. Int. Ed. - 2002. -41(24). - P.4673-4676.

109. Lesarri, A. Shape of 4(S)- and 4(R)-Hydroxyproline in Gas Phase / A. Lesarri, E.J. Cocinero, J.C. Lopez, J.L. Alonso // J. Am. Chem. Soc. - 2005. - 127. - P.2572-2579.

110. Lesarri, A. The shape of neutral valine / A. Lesarri, E.J. Cocinero, J.C. Lopez, J.L. Alonso // Angew. Chem. Int. Ed. - 2004. - 43. - P.605-610.

111. Blanco, S. The Gas-Phase Structure of Alanine / S. Blanco, A. Lesarri, J.C. Lopez, J.L. Alonso // J. Am. Chem. Soc. - 2004. - 126. - P. 11675-11683.

112. Пентин, Ю.А. Физические методы исследования в химии / Ю.А. Пентин, J1.B. Вилков. - М.: Мир, - 2006. - 683 с.

113. Лебедев, А.Т. Масс-спектрометрия в органической химии / А.Т. Лебедев. -М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, - 2003. - 493 с.

114. Заикин, В.Г. Масс-спектрометрия синтетических полимеров / В.Г. Заикин. -М.: ВМСО, - 2009.- 332с.

115. Бажин, Н.М. Термодинамика для химиков / Н.М. Бажин, В.А. Иванченко,

B.Н. Пармон. -М.: Химия, - 2001. -408 с.

116. Otvos, J.W. Cross-sections of molecules for ionization by electrons / J.W. Otvos, D.P. Stevenson // J. Am. Chem. Soc. - 1956. - 78. - P.546-551.

117. Stuzhina, O.V. The thermodynamic characteristics of sublimation of aluminum and indium complexes with tetraphenylporphin according to the high-temperature mass spectrometry data. / O.V. Stuzhina, T.N. Lomova, O.V. Pelipets, G.V. Girichev // Russ. J. Phys. Chem. 2008. - A82. - P.154-158.

118. Пелипец, О.В. Исследование термодинамики испарения ErC13, EuBr2 и ЕиС12 и строения молекулярных форм по данным высокотемпературной масс-спектрометрии и газовой электронографии : дисс. ... канд. хим. наук : 02.00.04 / Пелипец Олег Владимирович. - Иваново, 2000. - 145с.

119. Шлыков, С.А. Развитие методики совместного электронографического и масс-спектрометрического эксперимента и её применение для изучения структуры ряда молекул неорганических соединений : дисс. ... д-ра хим. наук : 02.00.04 / Шлыков Сергей Александрович. - Иваново, 2008. - 320с.

120. Погонин, А.Е. Масс-спектрометрическое изучение сублимации этиопорфиринатов - II кобальта, никеля, меди и цинка. / А.Е. Погонин, А.В. Краснов, Ю.А. Жабанов, А.А. Перов, В.Д. Румянцева, А.А. Ищенко, Г.В. Гиричев. // Макрогетероциклы. Изд-во: ИГХТУ, Иваново - 2012. - Т.5.- №4-5 - Р. 315-320.

121. Badelin, V.G. Mass spectrometry study of the sublimation of aliphatic dipeptides / V.G. Badelin, E.Yu. Tyunina, A.V. Krasnov, V.V. Tyunina, N.I. Giricheva, G.V. Girichev // Russ. J. Phys. Chem. - 2012. - A86. - P.457-462.

122. Girichev, G.V. Ytterbium tris(hexafluoroacetylacetonate) Yb(C502HF6)3: The composition of overheated vapor and sublimation thermodynamics / G.V. Girichev, V.V. Rybkin, V.V. Tyunina, A.V. Krasnov, N.V. Tverdova, N.P. Kuz'mina, I.G. Zaitseva//Russ. J. Inorg. Chem.-2011. - 56-P.99-103.

123. Girichev, G.V. A mass spectrometric study of the vaporization of erbium hexafluoroacetylacetonate / G.V. Girichev, S.A. Shlykov, A.V. Krasnov, I.O. Zyabko,

N.I. Giricheva, N.P. Kuz'mina, I.G. Zaitseva // Russ. J. Phys. Chem. - 2007. - A81. -P.524-527.

124. Sabban, R. Reference materials for calorimetry and differential thermal analysis / R. Sabban, A. Xu-wu, J.S. Chickos, M.L. Planas Leitâo, M.V. Roux, L.A. Torres // Thermochim. Acta. - 1999. -331,- P.93-204.

125. Tagaki, S. Vapor pressure of molecular crystals. XIII. Vapor pressure of a-glycine crystal. The energy of proton transfer / S. Tagaki, H. Chihara, S. Seki // Bull. Chem. Soc. Jpn. - 1959. - 32. - P.84-88.

126. Nguon Ngauv, S. Thermodynamique de composes azotes. III. Etude thermochimique de la glycine et de la L-a-alanine / S. Nguon Ngauv, R. Sabbah, M. Laffitte // Thermochim. Acta. - 1977. - 20. - P.371-380.

127. Месси, Г. Электронные и ионные столконовения / Г. Месси, Е. Бархоп. - М.: Издательство иностранной литературы, 1958. - 604 с.

128. Вилков, JI. В. Теоретические основы газовой электронографии / JI. В. Вилков, В. П. Спиридонов, Е. 3. Засорин. - М.: Изд-во Моск. ун-та, - 1974. - 228 с.

129. Schlegel, Н.В. Geometry Optimization 1. In Encyclopedia of Computational Chemistry, eds. P v R. Schleyer et al. / Н.В. Schlegel. - John Wiley & Sons Ltd., -1998-P. 1136-1142.

130. Andersen, B. Procedure and Computer Programs for the Structure Determination of Gaseous Molecules from Electron Diffraction Data / B. Andersen, H.M. Seip, T.G. Strand, R. St0levik // Acta Chem,Scand. - 1969. - 23(9). - P. 3224-3234.

131. Kuchitsu, K. Comparison of molecular structures determined by electron diffraction and spectroscopy. Ethane and diborane / K. Kuchitsu // J. Chem. Phys. -1968.-49(10).-P. 4456-4462.

132. Sipachev, V. A. Calculation of shrinkage corrections in harmonic approximation / V.A. Sipachev // J. Mol. Struct. (Theochem). - 1985,- 121(1-2). -P. 143-151.

133. Sipachev, V. A. Local centrifugal distortions caused by internal motions of molecules / V. A. Sipachev // J. Mol. Struct. - 2001. - 567-568. - P. 67-72.

134. Wann, D.A. Experimental equilibrium structures: application of molecular dynamics simulations to gas electron diffraction / D.A. Wann, A.V. Zakharov, A.M. Reilly, P.D. McCaffrey, D.W.H. Rankin // J. Phys. Chem. A - 2009. -113(34). - P. 9511-9520.

135. Гиричев, Г.В. Модернизация электронографа ЭМР-100 для исследования газов / Г. В. Гиричев, А. Н. Уткин, Ю. Ф. Ревичев // Приборы и техника эксперимента,- 1984. - 2. - С. 187-190.

136. Гиричев, Г.В. Аппаратура для исследования структуры молекул валентно-ненасыщенных соединений / Г. В. Гиричев, С. А. Шлыков, Ю. Ф. Ревичев // Приборы и техника эксперимента. - 1986. - 4. - С. 167-169.

137. Шлыков, С.А. Радиочастотный масс-спектрометр на базе АПДМ-1 с диапазоном масс 1-1600 а.е.м. / С. А. Шлыков, Г. В. Гиричев // Приборы и техника эксперимента. - 1988. - 2. - С.141-142.

138. Пентин, Ю.А. Основы молекулярной спектроскопии / Ю.А. Пентин, Г.М. Курамшина. - М.: Мир; БИНОМ. Лаборатория знаний, - 2008. - 398с.

139. Ziegler, Т. Approximate density functional theory as a practical tool in molecular energetics and dynamics / T. Ziegler // Chem. Rev. - 1991.-91. - P.651-667.

140. Weinhold, F. Natural bond orbitals and extensions of localized bonding concepts / F. Weinhold, C.R. Landis // Chem. Educ. Res. Pract. Eur. - 2001. - 2. - P.91-104.

141. Weinhold, F. Nature of H-bonding in cluster, liquids and enzymes: an ab initio, natural bond orbital perspective / F. Weinhold // J. Mol. Struct. (Theochem). - 1997. -398-399.-P.181-197.

142. Glendening, E. D. NBO 3.0 Program manual / E. D. Glendening, A.E. Reed, F. Weinhold // University of Wisconsin. Madison, - 1998.

143. Hobza, P. Improper, blue-shifting hydrogen bond / P. Hobza, Z. Havlas // Teor Chem. Acc. - 2002. - 108. - P.325-334.

144. Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel H. В., Scuseria G. E., Robb M. A., Cheeseman J. R., Montgomery J. A., Vreven Jr., Т., Kudin K. N., Burant J. C., Millam J. M., Iyengar S. S., Tomasi J., Barone V., Mennucci В., Cossi M., Scalmani G., Rega N., Petersson G. A., Nakatsuji H., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima Т., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Klene M., Knox X. Li, J. E., Hratchian H. P., Cross J. В., Adamo C., Jaramillo J., Gomperts R., Stratmann R. E., Yazyev O., Austin A. J., Cammi R., Pomelli C., Ochterski J. W., Ayala P. Y., Morokuma K., Voth G. A., Salvador P., Dannenberg J. J., Zakrzewski V. G., Dapprich S., Daniels A. D., Strain M. C., Farkas O., Malick D. K., Rabuck A. D., Raghavachari K, Foresman J. В., Ortiz J. V., Cui Q., Baboul A. G., Clifford S., Cioslowski J., Stefanov В. В., Liu G., Liashenko A., Piskorz P., Komaromi I., Martin R. L., Fox D. J., Keith Т., Al-Laham M. A., Peng C. Y., Nanayakkara A., Challacombe M., Gill P. M. W., Johnson В., Chen W., Wong M. W., Gonzalez C., and Pople J. A., Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 2003.15.SDD, Gaussian 03, Revision B.03

145. NIST Chemistry WebBook (http://webbook.nist.gov/chemistry)

146. Wipf, H.K. Mass spectrometric studies of peptides. V. Determination of amino acid sequences in peptide mixtures by mass spectrometry / H.K. Wipf, Ph. Irving, M. McCamish, R. Venkataraghavan, F.W. McLafferty // J. Am. Chem. Soc. - 1973. -95(10).-P.3369-3375

147. Практическая химия белка / под ред. А. Дарбре. - М.: Мир, 1989. - С.515-529.

148. Huuskonen, J. QSAR modeling with the electrotopological state indices: predicting the toxicity of organic chemicals / J. Huuskonen // Chemosphere. - 2003. - 50. - P.949-953.

149. Раевский, О.А. Дескрипторы молекулярной структуры в компьютерном дизайне биологически активных веществ / О.А. Раевский // Успехи химии. - 1999. - 68. - С.555-575.

150. Ren, В. Application of novel atom-type A1 topological indices in the structure-property correlations / B. Ren // J. Mol. Struct.(Theochem). - 2002. - 586. - P. 137-148.

151. Diaz, H.G. Symmetry considerations in Markovian chemical "in silico" design (march-inside) I: central chirality codification, classification of ace inhibitors and prediction of ^-receptor antagonist activities / H.G. Diaz, I.H. Sanchez, E. Uriarte, L. Santana // Comput. Biol. Chem. - 2003. - 27. - P.217-227.

152. Soffers, A.E.M.F. Computer-modeling-based QSARs for analyzing experimental data on biotransformation and toxicity / A.E.M.F. Soffers, M.G. Boersma, W.H.J. Vaes, J. Vervoort, B. Tyrakowska, J.L.M. Hermens, l.M.C.M. Rietjens // Toxicol. Vitro. -2001. - 15. - P.539-551.

153. Берсукер, И.Б. Электронно-топологический подход в исследовании связи структура-активность. Ингибирование тимидинфосфорилазы производными урацила / И.Б. Берсукер, А.С. Димогло, М.Ю. Горбачев // Биоорган, химия. - 1987. - 13. - С.38-44.

154. Karelson, М. Quantum-chemical descriptors in QSAR/QSPR studies / M. Karelson, V.S. Lobanov, A.R. Katritzsky // Chem. Rev. - 1996. - 96. - P.1027-1043.

155. Кузьмин, B.C. Расчет ван-дер-ваальсовых объемов органических молекул / B.C. Кузьмин, С.Б. Кацер // Изв. АН. Сер. химическая. - 1992. - (4). - С. 922-931

156. Collantes, E.R. Amino acid side chain descriptors for quantitative structure-activity relationship studies of peptide analogues / E.R. Collantes, W.J. Dunn III // J. Med. Chem. - 1995. - 38. - P. 2705-2713.

157. Pearlman, R. Program No. 432, SAREA Bloomington, IN, Quantum Chemistry Program Exchange, 1981.

158. Palekar, D. Correlation of physicochemical parameters to the hydrophobic contribution constants of amino acid residues in small peptides / D. Palekar, M. Shiue, E.J. Lien // Pharmaceut. Res. - 1996.-13. - P. 1191-1195.

159. Reis, J.C.R. The concepts of non-Gibbsian and non-Lewisian properties in chemical thermodynamics / J.C.R. Reis, M.J. Blandamer, M.I. Davis, G. Douheret // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2001. - 3. - P. 1465- 1470.

160. Львовский, E.H. Статистические методы построения эмпирических формул / E.H. Львовский. - M.: Высш. шк., - 1988. - 239 с.

161. Лесникович, А.И. Корреляции в современной химии / А.И. Лесникович, C.B. Левчик. - Минск: изд-во университетское, - 1989. -118 с.

162. Гиричев, Е. Г. Автоматизация физикохимического эксперимента: фотометрия и вольтамперометрия / Е. Г. Гиричев, А. В. Захаров, Г. В. Гиричев, М. И. Базанов // Известия ВУЗов. Технология Текстильной Промышленности. -2000.-2.-С. 142-146.