S09 Chemia teoretyczna i obliczeniowa

S09
Chemia teoretyczna
i obliczeniowa
S09
WYKŁADY SEKCYJNE
DFT study of Cr, Mo and W oxide monomers supported on silica.
Robert Gryboś*, Jarosław Handzlik**, Frederik Tielens***
S09WS01
*J. Haber Institute of Catalysis and Surface Chemistry PAS, ul. Niezapominajek 8, 30-239 Kraków,
[email protected]; **Cracow University of Technology, Faculty of Chemical Engineering;
***Universitéde Paris, Laboratoire de Chimie de la Mat. Conden.
Group 6 elements (Cr, Mo, W) have similar electronic
structure of the valence shell, therefore such seemingly
simple species as oxide monomers should possess similar
catalytic properties, which they do not. Chromium(VI)
oxide deposited on amorphous silica is a well-known
Phillips
catalyst
for
ethylene
polymerization.
Molybdenum(VI) oxide is perhaps best known for propene
metathesis, while tugsten(VI) oxide is active in metathesis
of heavier olefins. We present a comprehensive theoretical
(DFT) study of metal (Cr, Mo, W) oxide monomers on the
surface of amorphous silica.
Various monomer forms (depending on reaction conditions)
anchored at different surface sites are taken into account in
order to reveal the most important factors differentiating the
catalytic activity of three metal oxides.
Work supported by Polish National Science Centre under grant no.
2011/03/B/ST4/
Molecular dynamics simulations of ionic liquids - static and dynamic properties.
Cezary Czaplewski*, Artur Giełdoń *, Maciej Bobrowski**
S09WS02
*Uniwersytet Gdański, WydziałChemii, Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, [email protected];
**Politechnika Gdańska, WydziałFizyki Techn. i Matematyki Stosow.
Ionic liquids are salts that are liquid near ambient
conditions. These unusual compounds are of great interest
because they exhibit unique physical properties. Recently
they have been successfully used as electrolytes in
thermoelectrochemical cells [1], which offer an innovative
alternative to solid-state thermoelectric converters
utilizing
semiconductor
materials.
A
detailed
understanding of relation between the structure and
various properties of ionic liquids has not yet been
achieved. Computer simulations are valuable tools to gain
additional knowledge on this relation.
Molecular dynamics simulations give a route to estimation
of both static (density, radial and spatial distribution
functions) and dynamic (conductivity, viscosity, and
self-diffusion) properties of ionic liquids.
[1] S. Uhl et al., Journal of Electronic Materials, 2014, 43, 3758-3764
Grant PSPB-051/2010 from Switzerland through the Swiss
Contribution to the enlarged European Union.
Polimery rozgałęzione: od gwiazd do dendrymerów. Symulacja komputerowa
Andrzej Sikorski*, Edyta Wawrzyńska**, Gerhard Zifferer***
S09WS03
*Uniwersytet Warszawski, Wydział Chemii, ul. Pasteura 1, 02-093 Warszawa, [email protected];
**Politechnika Warszawska, Wydział Chemiczny; ***Universität Wien, Institut für Physikalische Chemie
Badanie struktury makrocząsteczek rozgałęzionych, jest
obecnie jednym z ciekawszych problemów w teorii
polimerów. Metody symulacji komputerowej pozwalają na
zbadanie używanych przez teorie modeli i weryfikację
przybliżeń zastosowanych w teoriach analitycznych.
Przedmiotem naszych badań są łańcuchy polimerowe o
różnej wewnętrznej architekturze łańcucha: od polimeru
gwiaździście rozgałęzionego aż do regularnych, silnie
rozgałęzioych dendrymerów.
360
Zbadano własności różnych układów zawierających takie
polimery: w rozcieńczonych roztworach, gęstych cieczach
polimerowych,
zaadsorbowane
na
powierzchniach,
jednorodnych i niejednorodnych czy wreszcie w
ograniczonej przestrzeni. Własności modelowych układów
wyznaczano za pomocą symulacji Monte Carlo.
WYKŁADY SEKCYJNE
S09
Spektroskopia elektronowa związków chiralnych
S09WS04 Magdalena Pecul-Kudelska*
*Uniwersytet Warszawski, Wydział chemii, ul. Pasteura 1, 02-886 Warszawa, [email protected];
Elektronowy dichroizm kołowy CD pozwala na uzyskanie
informacji o strukturze stanu podstawowego molekuły
chiralnej. Analogiczne informacje o stanach wzbudzonych
można otrzymać z widm luminescencji spolaryzowanej
kołowo CPL. Intensywności CD i CPL zależą od tych
samych momentów przejścia, lecz w przypadku CPL
powinny one zostać
obliczone dla
struktury
równowagowej stanu wzbudzonego. Wykonaliśmy
obliczenia CPL dla licznych molekuł, począwszy od
b,g-enonów, a skończywszy na chromoforach białek
fluorescencyjnych.
Ponadto opracowany został protokół umożliwiający
symulację intensywności zabronionego spinowo CD i
fosforescencji spolaryzowanej kołowo CPP jako reziduum
kwadratowej
funkcji
odpowiedzi
z
operatorami
elektrycznego i magnetycznego momentu dipolowego oraz
sprzężenia spinowo-orbitalnego.
[1] M. Kamiński et al., Phys. Chem. Chem. Phys., in print, 2015
[2] M. Pecul et al., Phys. Chem. Chem. Phys. , 2011, 11, 643
NCN 2012/05/B/ST4/01236
Towards unrestrained protein-protein molecular docking.
S09WS05 Andrzej Koliński*
*Faculty of Chemistry, University of Warsaw, Pasteura 1, 02-093 Warsaw, [email protected];
The new methods for flexible docking are expected to
qualitatively surpass the currently available docking
protocols by including the full structural mobility of
smaller molecules forming a complex and the substantial
conformational flexibility of proteins that bind with them.
No information about the approximate location of the
binding site(s) will be required. The modeling procedures
are not limited only to the structure prediction of protein
complexes, but are also applicable to the investigation of
the
mechanisms
of
complex
formation
and
characterization of their dynamic properties.
Preliminary results show that the methods provide realistic
pictures of protein-protein docking of small molecules and
enable fast and dependable structure prediction of
protein-peptide complexes.
[1] M. Kurcinski et al., Nucleic Acids Research, doi:
10.1093/nar/gkv456, 2015, 1-6
[2] M. Kurcinski et al., Journal of Chemical Theory and
Computation, 2014, 10, 2224-2231
[3] M. Jamroz et al., Journal of Chemical Theory and Computation,
2013, 9, 119-125
Foundation for Polish Science project [TEAM/2011–7/6]
co-financed by EU European Regional Development Fund
Photovoltaics without p-n Junction: Computational Study of Ferroelectric Molecular Stacks
S09WS06 Andrzej Sobolewski*
*Polska Akademia Nauk, Instytut Fizyki, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa, [email protected];
In this contribution results of ab initio theoretical
explorations
of
photophysical
properties
of
hydrogen-bonded ferroelectric molecular stacks will be
presented. It will be show that in such, helix-shaped
molecular tubes, the photogenerated due to absorbed light
electrons and holes are driven by the polarization-induced
internal electric field in opposite directions toward the
cathode and anode, respectively, and thus directly
contribute to the photovoltaic output without a need for
construction of the p-n junction [1].
[1] A. L. Sobolewski, Phys. Chem. Chem. Phys.,
submitted, arXiv:1505.00592
361
S09
KOMUNIKATY SEKCYJNE
S09KS01
Poszukiwania analitycznych wyrażeń opisujących oddziaływania O-fosforylowanych
łańcuchó w bocznych reszt aminokwasowych z aminokwasami
Mariusz Makowski*, Adam Liwo*, Harold A. Scheraga**
*Uniwersytet Gdański, WydziałChemii, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk,
[email protected]; **Baker Laboratory of Chemistry and Chemical Biology, Ithaca, New York
14853-1301, ;
Zaprezentowano wyniki pracy nad poszukiwaniem
analitycznych wyrażeń opisujących oddziaływania
O-fosforylowanych
łańcuchów
bocznych
reszt
aminokwasowych z łańcuchami bocznymi naturalnie
występujących aminokwasów. Proponowany model
oddziaływań składa się z dwóch centrów oddziaływań:
centrum niepolarne umieszczone w środku łańcucha
bocznego i naładowane lub polarne centrum umieszczone
w przedniej części łańcucha bocznego.
Wkłady do funkcji energii oddziaływania są liczone jako
suma komponentów pochodzących od oddziaływań
elektrostatycznych naładowanych lub polarnych części, od
oddziaływań pomiędzy naładowanym lub polarnym
centrum a centrum niepolarnym, oddziaływań pomiędzy
niepolarnymi centrami oraz wkładów do energii
pochodzących od molekularnej powierzchni dostępnej dla
rozpuszczalnika.
Grant NCN Sonata-Bis: UMO-2013/10/E/ST4/00755
S09KS02
Analiza teoretyczna kompleksów mianseryny z β-cyklodekstryną
Anna Ignaczak*
*Uniwersytet Łódzki,Wydział Chemii, ul. Tamka 12, 91-403 Łódź , [email protected];
Cyklodekstryny, dzięki zdolności do tworzenia
kompleksów inkluzyjnych, są często stosowane jako
nośniki leków. Metody teoretyczne umożliwiają analizę
własności takich kompleksów na poziomie molekularnym.
W prezentacji przedstawione zostaną wyniki badań
własności kompleksów 1:1 oraz 1:2 mianseryny (MIA) z
β-cyklodekstryną (β-CD), wykonanych dwiema metodami:
półempiryczną PM6 oraz funkcjonału gęstości B3LYP z
bazą 6-31G(d,p). W badaniach przetestowane zostały dwie
różne struktury β-CD: regularna, jednostronnie zamknięta
(rys.A,C), oraz nieregularna, obustronnie otwarta
(rys.B,D).
S09KS03
Praca została wykonana z wykorzystaniem Infrastruktury PL-Grid.
Stabilność i moc nowych superkwasów HAlnF3n+1 (n=1-4) w fazie gazowej
Marcin Czapla*, Piotr Skurski*
*Uniwersytet Gdański, Wydział Chemii, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk,
[email protected];
Superkwasy to molekuły mocniejsze od 100% kwasu
siarkowego, opisane po raz pierwszy w 1927 roku.
Ponieważ w roztworach wodnych niektórych ze
wspomnianych struktur stwierdzono istnienie anionów
superhalogenowych, w celu zaprojektowania nowych
superkwasów można wykorzystać znane już związki
superhalogenowe.
Możliwość istnienia superkwasów o wzorze ogólnym
HAlnF3n+1 (n=1-4), zaprojektowanych przy wykorzystaniu
znanych anionów superhalogenowych AlnF3n+1-, została
zbadana za pomocą metod obliczeniowych chemii
kwantowej.
362
Porównane będą struktury oraz energie kompleksowania w
próżni i w roztworze wodnym (model PCM) dla różnych
orientacji MIA względem jednej cząsteczki β-CD lub
wewnątrz kapsuły utworzonej przez dwie cząsteczki β-CD.
Wyniki obliczeń wskazują, że badane superkwasy nie tylko
powinny istnieć w fazie gazowej, ale także wykazywać
stabilność termodynamiczną. Ponadto moc (kwasowość)
superkwasów HAlnF3n+1 dorównuje, lub też przewyższa
moc najsilniejszych znanych kwasów.
[1] N.F. Hall et al., Journal of the American Chemical Society, 1927,
49, 3047-3061
[2] B. Bonnet et al., Inorganic Chemistry, 1980, 19, 785-788
[3] C. Sikorska et al., Chemical Physics Letters, 2012, 536, 34-38
Badania były finansowane z grantu DS 530-8376-D499-15 i
częściowo z grantu BMN/538-8375-B666-15.
KOMUNIKATY SEKCYJNE
S09KS04
Oddziaływania halogenowe w pochodnych chinuklidyny.
Aneta Sieradzka*, Małgorzata Domagała*, Marcin Palusiak*
*Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii, ul. Pomorska 163/165, 90- 236 Łódź , [email protected];
Chinuklidyna to organiczny związek chemiczny z grupy
heterocyklicznych związków bicyklicznych. Każdy
pierścień ma postać łódki. Charakterystycznym dla tego
związku jest szkielet bicyklo[2.2.2]oktanu, w którym
występuje azot, jako jeden z atomów węzłowych. Bazując
na tym modelu przeanalizowano układy z pojedynczymi
oraz
podwójnymi
wiązaniami
w
szkielecie
bicyklo[2.2.2]oktanu różniące się od siebie podstawnikami
X, R w kationie pochodnej chinuklidyny oraz anionami
A(X= Cl, Br, R= H, CN, natomiast A= CN, F, Cl, Br), co
przedstawia rysunek.
S09KS05
Na przykładzie wybranych układów modelowych
przedstawiony zostanie wpływ tworzącego się wiązania
halogenowego na najważniejsze parametry energetyczne i
topologiczne w punktach krytycznych wiązań (BCP) i w
punktach krytycznych klatek (CCP) badanych układó
Formation of Mo alkylidene species on silica via the pseudo-Wittig mechanism - theoretical
studies
Kamil Kurleto*, Jarosław Handzlik*
*Politechnika Krakowska, Wyd. Inżynierii i Technologii Chemicznej, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków,
[email protected];
It is generally accepted that heterogeneous olefin
metathesis proceeds according to the carbene mechanism
and the metal-alkylidene species, being the active sites, are
generated in situ from the oxide precursor upon the
contact with alkene. Several mechanisms for this initiation
stage of the process have been proposed1, but it is still a
subject under debate, which one is correct1.
Our general aim is to investigate various possible
mechanisms of the formation of the active Mo-alkylidene
species on amorphous silica2 with DFT.
S09KS06
S09
In this work, the pseudo-Wittig mechanism of these
transformations is considered. All calculations are
performed with the Gaussian 09 program using the cluster
approach.
[1] I.E. Wachs et al., ACS Catal., 2014, 4, 2505-2520
[2] F. Tielens et al., Chem. Mater., 2008, 20, 3336-3344
This research was supported in part by PL-Grid Infrastructure.
Theoretical studies of covalent attachment of defected semiconducting single-walled carbon
nanotube by diisocyanates
Mariana Kozłowska*, Paweł Rodziewicz*, Jakub Goclon**
*University of Bialystok, Institute of Chemistry, ul. Ciolkowskiego 1K, 15-245 Bialystok,
[email protected]; **Friedrich-Alexander-University, Computer-Chemistry-Centrer
Nowadays, hybrid materials, based on polymers
and carbon nanotubes (CNTs) are widely investigated due
to the efficient reinforcement effect of the polymer
matrix. Such materials possess better properties
compared to the polymer itself1,2. In our work we use
quantum chemistry methods to investigate polyurethane
(PU) polymer attached to CNTs in its initial stage. We will
demonstrate the influence of defected carbon nanotubes
(mono- and divacancy) on the structural and electrical
properties of the nanomaterials formed during covalent
functionalization of single-walled carbon nanotube (10,0)
by diisocyanate molecules.
The results from first principles calculations and ab initio
molecular dynamics
simulations,
performed
using
Car-Parrinello scheme at finite temperature, will be
presented.
[1] K. Peng et al., Fiber. Polym., 2014, 15, 1242-1250
[2] J. Park et al., Polymer, 2015, 59, 102-109
Badania finansowane z dotacji celowej Wydziału
Biologiczno-Chemicznego UwB w ramach projektu BMN
363
S09
KOMUNIKATY SEKCYJNE
S09KS07
Comprehensive support for chemistry in PL-Grid infrastructure
Klemens Noga*, Mariola Czuchry*
*Akademickie Centrum Komputerowe CYFRONET AGH, ul. Nawojki 11, 30-950 Kraków,
[email protected];
PLGrid infrastructure and PLGrid Core and PLGrid NG
projects are aimed to provide Polish researches with
powerful computational infrastructure which is also
tailored to the needs of specific scientific communities.
Moreover it also address the problem of efficient use of
resources by creating domain-specific computing
environments for different fields of science. In particular,
domain services provide access to specialized software and
support for performing common computational scenarios
and multi-step experiments.
S09KS08
Oddziaływanie heteropolikwasów modyfikowanych metalami przejściowymi z
rozpuszczalnikiem i reaktywnymi formami tlenu.
Renata Tokarz-Sobieraj*, Piotr Niemiec*, Małgorzata Witko*
*Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. Jerzego Habera , ul. Niezapominajek 8, 30-239 Kraków,
[email protected];
Celem badań był opis oddziaływania heteropolikwasów
wolframowych i molibdenowych, HPW i HPMo, z
cząsteczkami
rozpuszczalnika
(H2O,
CH3CN)
i
ugrupowaniami tlenowymi (O2, OOH-). Do badań
wybrano heteropolikwasy
o
strukturze
Keggina
(H3PW(Mo)12O40) modyfikowane
kationami
metali
przejściowych, w pozycji kationu kompensującego (H) lub
jednego z atomów addenda (Mo/W). Badane układy
scharakteryzowano w oparciu o wyznaczoną analizę
populacyjną centrów aktywnych, rzędy i długości wiązań,
orbitale graniczne oraz gęstości spinowe.
S09KS09
W celu wyjaśnienia różnic w aktywności różnych metali
przejściowych (TM = Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cr2+, Cu2+,
Zn2+) wykorzystano analizę NOCV. Projekt NCN DEC-2011/03/B/ST5/01576
Możliwości wykorzystania programu CerkoLab-EQSOL w nauczaniu chemii.
Janusz Młodzianowski*, Boguaław Pilarski*, Adam Liwo**
*Cerko sp. z o.o, Sp.k., Al Zwycięstwa 96/98, 81-451 Gdynia, [email protected]; **Uniwersytet Gdański,
WydziałChemii, Wita Stwosza 63, Gdańsk
Program CerkoLab-EQSOL umożliwia modelowanie
dowolnych stanów równowag w roztworach. Użytkowanie
programu polega na wprowadzeniu modelu w postaci
równań opisujących poszczególne równowagi. Każdej
równowadze odpowiada określona wartość pK. W modelu
podaje się również skład i stężenia poszczególnych
składników titranda i titranta. Program na podstawie
modelu generuje krzywą miareczkowania oraz wykresy:
stężeń równowagowych, siły jonowej i współczynników
aktywności z uwzględnieniem typu roztworu: idealnego,
Debye'a-Hueckela lub Davies'a.
364
Solutions and services for the community of computational
chemists are organized within the Quantum Chemistry and
Molecular Physics domain. Among services provided is
InSilicoLab for Chemistry webportal which eases usage of
grid infrastructure for chemical calculations.
Program EQSOL w pełnej wersji może być wykorzystany
również w badaniach naukowych, do wyznaczania
stechiometrii, stałych równowag oraz innych parametrów
modelu równowagowego poprzez dopasowanie obliczonych
krzywych miareczkowania do danych doświadczalnych.
KOMUNIKATY SEKCYJNE
S09KS10
S09
Hidden correlations between the sequences and the folding mechanisms of medium-sized α/β
proteins
Yi He*, H.A. Scheraga*
*Dept. of Chemistry and Chemical Biology, Cornell University, Ithaca, NY 14853, [email protected];
Co-authors: Yanping Yin*, S. Rackovsky* **, A. The physical properties, encoded in the protein sequences
Sieradzan* ***, P. Krupa* ***, M.A. Mozolewska* ***, C. leading to such behaviors, are of particular interest to help
Czaplewski***, S. Oldziej****, M. Makowski***, A. Liwo*** understanding protein-folding mechanisms. Multiple folding
pathways for three α/β proteins have been proposed from
**Dept. of Pharmacology and Systems Therapeutics, The experiments. Sequence analysis using Property-Factor
Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York; Method (PFM) revealed key hydrophobic residues in
***Faculty of Chemistry, University of Gdańsk; different locations. Subsequent UNRES simulations
****Laboratory of Biopolymer Structure, Intercollegiate identified their roles in determining the folding mechanisms
Faculty of Biotechnology, University of Gdansk and of these α/β proteins.
Medical University of Gdansk.
Medium-sized α/β proteins (~125 residues), which have
low sequence similarity but similar native structures, can
have different folding mechanisms.
365
S09
POSTERY
S09P01
Theoretical study of the mechanism of the HtrA2 activation.
Artur Giełdoń*, Dorora Żurawa**, Barbara Lipińska**, Jerzy Ciarkowski*
*Uniwersytet Gdański, WydziałChemii, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, [email protected];
**Uniwersytet Gdański, WydziałBiologii;
The human HtrA2 (high-temperature requirement A2)
protease controls protein quality in mitochondria and
plays a major role in the cell apoptosis. Only the structure
of inactive HtrA2 is known, consequently details of its
activation mechanism are missing. In this work, molecular
modeling methods, combined with results on proteolytic
activity of point-mutated protein, were used to understand
in detail molecular mechanism of PDZ opening upon
activation process. We found that HtrA2 activation relyes
on rotations of PDZ vs PD domain. The protein subunits
do not open simultaneously but sequentially.
S09P02
Residues at the PD(β11-L2-β12)-PDZ(α5) interface appear
to be crucial for the activation and those in another
PD(LC)-PDZ(α7) interfacial cluster can modulate activity of
the protein.
[1] Żurawa-Janicka D et al., Cell Stress and Chaperones , 2013, 18,
35-51
RASMOL AB – a new functionalities in the program for structure analysis
Artur Giełdoń *, Mateusz Pikora**
*Uniwersytet Gdański, WydziałChemii , ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, [email protected]; **
Uniwersytet Gdański, WydziałBiotechnologii
Molecular graphics is one of the best tools for the analysis From a research perspective, such a macro can be attached
of biomolecular data. For many years RasMol was one of published biomolecular structures as a supplement.
the most used programs for molecular visualization. It was [1] Giełdoń A et al., http://etoh.chem.univ.gda.pl/rasmol/, 2015
an excellent tool due to its simplicity and its low demand
of computer power. The goal of this project was to
increase the functionality and simplicity of the RasMol
program. We extended the standard menu of the RasMol
program, adding features previously available only from
the command line. This modification made the software
more easy and effective to use. The major modification is
the addition of user predefined macros, which are now
available as a separate option in the menu.
S09P03
Analiza NBO układu tri(tert-butoksy)silanotiol - aceton.
Agnieszka Mielcarek*, Anna Dołęga*
*Politechnika Gdańska, WydziałChemiczny, ul. Narurowicza 11/12, 80-233 Gdańsk,
[email protected];
Za pomocą analizy naturalnych orbitali wiązań (NBO)
badano słabe wiązania wodorowe w układzie TBST-aceton
(TBST = tri-tert-butoksysilanotiol). Opisano rozkład
ładunków na poszczególnych atomach, udział orbitali
atomowych w tworzeniu orbitali wiązań oraz wyniki
rachunku zaburzeń drugiego rzędu, przedstawiające
odziaływania donor-akceptor. Obliczenia wykazały
obecność szeregu oddziaływań wewnątrzcząsteczkowych
w cząsteczce alkoksysilanotiolu oraz tworzenie się słabego
oddziaływania pomiędzy cząsteczką TBST a donorem pary
elektronowej - acetonem. Oddziaływanie to wykazano
wcześniej przy uż yciu spektroskopii FT-IR.
366
Otrzymane dla TBST wyniki są zgodne z wcześniejszą
analizą wewnątrzcząsteczkowych oddziaływań w TBST,
wykonaną przez Chojnackiego [1].
[1] J. Chojnacki, Polyhedron, 2008, 27, 969-976
Praca finansowana przez Narodowe Centrum Nauki, grant OPUS
Nr 2013/09/B/ST5/03479
POSTERY
S09P04
S09
Monomeric and dimeric chromium oxide species on silica surface
Maciej Gierada*, Jarosław Handzlik*
*Politechnika Krakowska, WIiTCh, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków, [email protected];
Silica supported chromium oxide catalysts exhibit activity
in a large number of chemical processes, among them, the This research was supported in part by PL-Grid Infrastructure
polymerization of alkenes at relatively low pressures are of
particular importance. In spite of extensive research
studies that have been performed about these systems in
the past some questions are still being debated, i.e., what is
the structure of the Cr surface species. In this work,
structure and properties of the Cr/SiO2 system are
theoretically studied using DFT method combined with
advance cluster and periodic models. All the calculations
indicate that the dimeric Cr forms are less stable than the
monomeric ones.
S09P05
Zastosowanie metod komputerowych w projektowaniu bezpiecznych i funkcjonalnych układó w
fotokatalitycznych typu Men@MeOx
Alicja Mikołajczyk*, Anna Cybula, Adrianna Zaleska, Tomasz Puzyn*
*Uniwersytet Gdański, WydziałChemii, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, [email protected];
Szybki rozwój technologii wymusza stworzenie nowych
metod
wspierających
syntezę
bezpiecznych
i
funkcjonalnych
układów
fotokatalitycznych
typu
Me/TiO2. Alternatywę dla metod eksperymentalnych
mogą stanowić metody obliczeniowe, takie jak
modelowanie ilościowej zależności pomiędzy strukturą, a
właściwością fizykochemiczną (nano-QSPR), łączące
projektowanie nowych nanomateriałów z jednoczesną
oceną potencjalnego ryzyka ze strony nanomateriałów
względem środowiska i organizmów żywych.
S09P06
Na podstawie uzyskanych eksperymentalnie danych
dotyczących degradacji fenolu pod wpływem światła
widzialnego (VIS) dla 16 układów Au/Pd@TiO2 oraz
połączeniu metody MLR-GA opracowaliśmy model
nano-QSPR oferujący mechanistyczną interpretację
aktywności fotokatalitycznej w VIS, spełniający wymagane
zalecenia OECD.
Badania możliwości tworzenia wewnątrzcząsteczkowego wiązania wodorowego w cząsteczce
pirazyno-2-amidoksymu metodą spektroskopii IR.
Angelika Głębocka*, Ewa D. Raczyńska**, Mariusz Makowski*
*Uniwersytet Gdański, Wydział Chemii, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk,
[email protected]; **SGGW w Warszawie, Wydział Nauk o Żywności;
Reakcje tworzenia wiązania wodorowego są jednymi z
najczęściej występujących oddziaływań w przyrodzie.
Oddziaływania te są bardzo istotne podczas formowania
się stabilnego kompleksu o aktywności biologicznej.
Pirazyno-2-amidoksym (przedstawiony na poniższym
rysunku) jest związkiem, który tworząc związek
kompleksowy
z
rutenem
wykazuje
działanie
antybakteryjne. Aby prawidłowo wskazać miejsca
koordynacji, niezbędne jest poznanie struktury
pirazyno-2-amidoksymu oraz interakcji występujących
wewnątrz cząsteczki. Identyfikacji obecności wiązań
wodorowych dokonano dzięki analizie widm IR.
Badania uzupełniono o obliczenia teoretyczne w celu
określenia najkorzystniejszej energetycznie konformacji
pirazyno-2-amidoksymu.
Badania finansowane w ramach Badań Młodych Naukowcó w
(538-8236-B660-14).
367
S09
POSTERY
S09P07
How does betaine stabilize the folded state of proteins?
Beata Adamczak*, Miłosz Wieczó r*, Janusz Stangret*, Jacek Czub*
*Politechnika Gdańska, WydziałChemii , ul. Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk ,
[email protected];
Betaine is one of the naturally occurring osmolytes which
plays a crucial role in adaptation of cells to hypertonic
conditions. In particular, betaine stabilizes proteins by
shifting the folding equilibrium towards the native state.
Although extensively studied, the mechanism of action of
betaine on the protein stability is not fully understood.
In this work, we study the molecular mechanism by which
betaine affects the stability of ubiquitin. We show that
steered Molecular Dynamics simulations consistently
reproduce the expected stabilization of the native protein
structure by betaine.
S09P08
Na podstawie wykonanych obliczeń znaleźliśmy najbardziej
korzystne energetycznie konformery laktamu, tiolaktamu i
selenolaktamu nikotyny, a także łańcuchowe struktury
kompleksów tych laktamów z chlorkiem cynku.
Zaproponowalismy również strukturę kryształu laktamu
nikotyny z chlorkiem cynku.
Praca została wykonana z wykorzystaniem Infrastruktury PL-Grid
Structure of isolated Mo(VI) oxide species on silica – periodic and cluster DFT studies
Kamil Kurleto*, Jarosław Handzlik*
*Politechnika Krakowska, Wyd. Inżynierii i Technologii Chemicznej, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków,
[email protected];
Supported molybdenum oxide catalysts have been shown
to be active for a variety of reactions1. The precise
knowledge of the structure of the surface Mo species is
necessary for the full understanding of the catalytic
process mechanism. An important aspect of the discussion
on the Mo oxide structure on SiO2 concerns the presence
of dioxo and monooxo Mo(VI) species during the catalytic
reaction1.
In this work, dioxo and monooxo Mo(VI) species on
partially dehydrated silica2 have been studied - on periodic
and cluster models – with density functional theory (PW91
method).
368
The Republic of Poland scientific funds as a research project,
within Grant No. 2013/11/B/ NZ1/02258
Zastosowanie obliczeń kwantowo-chemicznych w celu zaproponowania struktury kryształu
laktamu nikotyny z chlorkiem cynku
Wojciech Jankowski*, Marcin Hoffmann *, Karolina Malczewska-Jaskóła*, Beata Warżajtis *, Urszula
Rychlewska *, Beata Jasiewicz *
*Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Wydział Chemii, ul. Umultowska 89b, 61-614 Poznań ,
[email protected];
Celem naszej pracy było zaproponowanie struktury
kryształu kompleksu laktamu nikotyny z chlorkiem cynku
na podstawie znanych struktur kryształów kompleksów tio
i selenolaktamu nikotyny z chlorkiem cynku.
Przeprowadziliśmy także analizę konformacji laktamu,
tiolaktamu oraz selenolaktamu nikotyny. Wykonaliśmy
również obliczenia mające na celu symulowanie
tworzenia się łańcuchów kompleksów poszczególnych
laktamów co zaobserwowano w kryształach kompleksów
tio i selenolaktamu nikotyny z chlorkiem cynku.
S09P09
Moreover, we find that scaling of the partial charges on all
betaine atoms leads to a significant increase in both the
unfolding work and the preferential exclusion of betaine
from the protein surface.
The relative energies of the Mo oxide forms are determined
and their calculated vibrational frequencies are compared
with the experimental data3. All calculations are performed
with the Gaussian 09 and VASP programs.
[1] J. Handzlik et al., J. Phys. Chem. C, 2012, 116, 5571-5584
[2] F. Tielens et al., Chem. Mater., 2008, 20, 3336-3344
[3] I.E. Wachs et al., J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 14410-14425
This research was supported in part by PL-Grid Infrastructure.
POSTERY
S09P10
Zastosowanie metod obliczeniowych w badaniach fluorescencji i fosforescencji wybranych
kompleksów irydu
Izabela Grzelak*, Marcin Hoffmann*, Ireneusz Kownacki*
*Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Wydział Chemii, ul. Umultowska 89b, 61-614 Poznań ,
[email protected];
Na przestrzeni ostatnich lat można zaobserwować wzrost
zainteresowania
organicznymi
związkami
luminescencyjnymi. Rosnące oczekiwania ze strony
organicznej elektroniki, spowodowały, że prowadzonych
jest szereg badań nad poprawą właściwości optycznych i
chemicznych tych materiałó w, oraz ich potencjalnym
zastosowaniu w organicznych diodach świecących (ang.
Organic
Light-Emitting
Diode,
OLED).
Celem
przeprowadzonych obliczeń było zbadanie właściwości
fosforescencji i fluorescencji koordynacyjnych związkó w
irydu (III) stabilizowanych N-heterocyklicznymi ligandami
aromatycznymi.
S09P11
Badania prowadzone były w kontekście dalszych
zastosowań jako efektywnych emiteró w dla organicznych
diod elektroluminescencyjnych (OLEDó w) wytwarzanych
technikami roztworowymi.
Praca została wykonana z wykorzystaniem Infrastruktury PL-Grid.
Delokalizacja Π-elektronów w polimerach sprzężonych. Izomeryczne formy poliacetylenu.
Aneta Sieradzka*, Marcin Palusiak*
*Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii, ul. Pomorska 163/165, 90-236 Łódź , [email protected];
Jednym z przykładowych polimerów sprzężonych jest
poliacetylen. Składa się z długich łańcuchów, w których
atomy węgla połączone są naprzemiennie wiązaniami
podwójnymi i pojedynczymi. Poliacetylen istnieje w
dwóch formach cis i trans, z czego forma cis występuje,
jako cis-transoid i trans-cisoid. Głównym celem naszej
pracy była ocena stopnia delokalizacji elektronów Π w
poliacetylenie i jego analogach o skończonej liczbie
wiązań, a także próba oszacowania charakteru
oddziaływań typu H···H występujących w badanych
układach.
S09P12
S09
Przeprowadzono optymalizację geometrii serii liniowych
węglowodorów aromatycznych o strukturze analogicznej do
poliacetylenu, a następnie wykonano obliczenia periodyczne
stosując funkcjonał B3LYP. Wyniki odniesiono do danych
eksperyme
[1] Allen F. H., Acta Crystallogr., Sect. B., 2002, 58, 380− 388
The applicability of CoMFA/CoMSIA approach in Nano-QSAR studies
Karolina Jagiello*, Monika Zaborowska**, Tomasz Puzyn**, Lucky Ahmed***, Aggelos Avramopoulos****
*University of Gdansk, Faculty of Chemistry, Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, POLAND,
[email protected]; **University of Gdansk, POLAND; ***Jackson State University, USA; ****The
National Hellenic Research Fundation, GREECE
In this contribution, we have briefly summarized two
computational techniques related to nanoparticles activity The authors are grateful for the financial support of the EC
and toxicity: classical QSAR and 3D QSAR through NanoPUZZLES project and FNP through FOCUS
(CoMFA/CoMSIA analysis). Both approaches were
compared according to selected criteria, such as:
efficiency, type of experimental data, obtained statistics,
time required and computational cost, etc. Taking into
account the advantages and limitations of each method, we
provided recommendations for nano-QSAR modellers for
determining the methodology to investigate biological
activity of nanoparticles in order to describe studied
process in the most reliable and useful manner.
369
S09
POSTERY
S09P13
Dynamika molekularna analogów wankomycyny w kompleksie z C-koncowym pentapeptydem
peptydoglikanu ściany komórkowej bakterii Gram-dodatnich
Barbara Dmochowska*, Klaudia Korzeniecka*, Janusz Madaj*, Rafał Ślusarz*
*Uniwersytet Gdański, Wydział Chemii, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk,
[email protected];
Dodatkowe jednostki cukrowe podstawione na C-końcu
wankomycyny mogą zapewnić uzyskanie nowych
oddziaływań z peptydoglikanem ściany komórkowej
bakterii Gram-dodatnich. Podstawienia monocukrami,
zarówno łańcuchowymi, jak i cyklicznymi, wykonane
zostały za pośrednictwem łączników o różnej długości oraz
w
połączeniu
z
wprowadzeniem
dodatkowego,
hydrofobowegp łańcucha węglowego, dołączonego do
wankozaminy.
Analiza zachowań dynamicznych 14 układów w czasie 5 ns
dynamiki w wodzie różnicuje oddziaływania w kompleksach
analog wankomycyny-peptydoglikan w zależności od
długości
łącznika
pośredniczącego
w
wiązaniu
podstawianego cukru oraz obecności lub braku
dodatkowego łańcucha hydrofobowego przy wankozaminie.
Wyniki wskazują najbardziej korzystne podstawienia i
długości łączników.
Obliczenia zostały wykonane dzię ki grantowi obliczeniowemu CI
TASK oraz w ramach DS/530-8455-D501-15
S09P14
Less data do not have to create barriers for regulate nanomaterials: Applying quantitative
read-across (Nano-QRA)
Agnieszka Gajewicz*, Karolina Jagiello*, Mark T.D. Cronin**, Jerzy Leszczynski***, Tomasz Puzyn*
*Uniwersytet Gdański, WydziałChemii, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, [email protected];
**Liverpool John Moores University; ***Jackson State University, Interdisciplinary Nanotoxicity Center;
The number and variety of engineered nanoparticles (NPs)
have been growing exponentially. Since the experimental
evaluation of NPs having public health concern is
expensive and time consuming, suitable and efficient
computational tools are amongst the best alternatives to
identify potential negative impacts to the human health of
new NPs before their production. We propose a novel
approach allowing for predictions of various properties of
unknown NPs based on information extracted from a small
number of species.
S09P15
The authors acknowledge support from the Polish National Science
Center (grant no. UMO-2011/01/M/NZ7/01445).
Ionic liquids’ toxicity and physicochemical properties – ILsTOX database
Anita Sosnowska*, Monika Zaborowska*, Anna Rybińska*, Maciej Barycki*, Magdalena Piotrowska*, Piotr
Urbaszek*
*University of Gdańsk, Faculty of Chemistry, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, Poland,
[email protected];
Ionic liquids (ILs) is an exciting group of chemicals that
have the greatest potential to improve the development of
different technologies. Currently, the information about
the potential impact of ILs on human and other organisms
health are still limited, as well as the data on transport in
the environment and the fate of these chemicals.
Experimental studies on such huge group of componds are
very time-consuming and expensive, so it is not possible to
conduct a comprehensive evaluation of exposure
assessment. In this case computational methodscould be
used as an alternative to expensive experiments.
370
Current study proves that the use of algorithm of
quantitative read-across for NPs (Nano-QRA) might
significantly reduce the size of required datasets without
sacrificing the quality of estimates in comparison to
experiments or quantitative structure-activity relationship
for NPs.
In this work, we presented a new, online database – ILsTOX
which contains
physicochemical
and
toxicological
experimental data and their predictions from the
QSAR/QSPR/fate modeling.
This material is based on research sponsored by the Polish
National Science Center - UMO-2012/05/E/NZ7/01148
POSTERY
S09P16
Wstępna ocena toksycznoś ci nowo projektowanych cieczy jonowych wobec bakterii Vibrio
fischeri
Monika Zaborowska*, Anita Sosnowska*, Maciej Barycki*, Anna Rybińska*, Tomasz Puzyn*
*Uniwersytet Gdański, WydziałChemii, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, [email protected];
Ciecze jonowe (ang. Ionic liquids, ILs) są szeroko
wykorzystywane, zarówno w przemyśle chemicznym
(rozpuszczalniki) ale także w energetycznym (baterie,
panele słoneczne) oraz w rolnictwie (herbicydy). ILs są
często określane jako „green solvents” ponieważ
charakteryzują się niewielką wartością prężności par, a
więc słabą lotnością. Coraz większe zużycie ILs prowadzi
do gromadzenia się ich w środowisku wodnym. Istnieje
więc konieczna potrzeba przeprowadzania badań mających
na celu ustalić potencjalną toksyczność ILs wobec różnych
ekosystemów, jeszcze na etapie projektowania nowych
związków.
S09P17
S09
W niniejszej pracy zaprezentujemy zbudowany przez nas
model QSAR oraz proste analizy służące do wstępnej oceny
toksyczności nowo projektowanych cieczy jonowych wobec
bakterii Vibrio fischeri.
Badania finansowane przez Narodowe Centrum Nauki, grant nr
UMO-2012/05/E/NZ7/01148
Chemical diversity of pharmaceuticals vs. the application of QSPR techniques
Ewelina Wyrzykowska*, Karolina Jagiełło*, Anna Baniecka*, Tomasz Puzyn*
*University of Gdansk, Faculty of Chemistry, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdansk,
[email protected];
Quantitative Structure-Property Relationship techniques
have been widely applied in the environmental risk
assessment. A range of scientific publications showed that
this computer-based modeling approach could be
successfully applied for predicting key phys/chem
properties of a variety of chemicals, mainly POPs.
However, since these techniques are based on the
assumption that the phys/chem properties might be
expressed as mathematical functions of molecular
descriptors representing structural features of molecules, the
question arises, whether this approach can be applied for
pharmaceuticals that are much more chemically diversified
chemicals than previously studied POPs. The main goal of
this work was to describe the methodology of developing an
appropriate QSPR model for pharmaceuticals.
KJ thanks the European Social Fund for granting her
fellowship: Grant No. UDA – POKL 04.03.00-00-047/12;
This paper was prepared with financial support of the
Foundation for Polish Science (FOCUS Programme;
558-8180-1007-13; F2/2010/P/2013).
S09P18
Influence of the geometry optimization methods on QSPR modeling for Ionic Liquids
Anna Rybińska*, Anita Sosnowska*, Maciej Barycki*, Tomasz Puzyn*
*Uniwersytet Gdański, WydziałChemii, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, [email protected];
Designing Ionic Liquids (ILs) requires the knowledge on
their application-specific phys-chem properties. Sadly
there is still a lack of experimental data for a great number
of ILs. Computational techniques, such as QSPR modeling,
could be applied to predict those missing values. We
collected experimental data on the density of 66 ILs, used
three methods (PM7, HF, DFT) to optimize structure
geometry and obtained three sets of descriptors. Using
MLR technique, we found the quantitative relationship
between ILs structure - expressed in the form of molecular
descriptors - and their density.
A comparison of all three models shows that the HF method
gives the best results (R2=0.95, Q2CV=0.94,Q2EXT=0.91). Our
findings indicate which optimization method is optimal for
the purpose of QSPR modeling.
[1] T. Puzyn et al., Recent advances in QSAR studies : methods and
applications, 2010
[2] R.N. Das et al., Molecular diversity, 2013, 17, 151-196
This research was founded by the Polish National Science Center
(grant no. UMO-2012/05/E/NZ/01148)
371
S09
POSTERY
S09P19
Theoretical studies on optical imaging of amyloid-β aggregates in brain. DANIR molecule as a fluorescent marker
Marta Wiśniewska*, Francesca Peccati**, Xavier Solans-Monfort**, Mariona Sodupe**
*University of Gdansk, Faculty of Chemistry, Wita Stwosza 63, 80-308 Gdansk, Poland,
[email protected]; **Faculty of Chemistry, Universitat Autònoma de Barcelona, Spain;
One of the early pathological hallmarks of Alzheimer‫׳‬s
disease, AD is the deposition of amyloid-β , Aβ plaques in
the brain. Currently, the clinical diagnosis based on the
interview or observations in most cases is not sufficient.
The assistance of molecular imaging agents specifically
targeting Aβ plaques in the brain may lead to the early
diagnosis. DANIR is one of the promising in vivo
fluorescent marker developed due to its high emission and
ability to cross the blood-brain barrier,and target Aβ
deposits. The theoretical studies on its physical properties
were performed by using DFT and TD-DFT methods.
S09P20
Simple chemometric tool for Ionic Liquids' physiochemical properties prediction
Maciej Barycki*, Anita Sosnowska*, Magdalena Piotrowska*, Piotr Urbaszek*, Anna Rybińska*, Monika
Zaborowska, Tomasz Puzyn*
*University of Gdansk, Faculty of Chemistry, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, [email protected];
Ionic Liquids (ILs) are recently an object of intensive
research. Their unique properties, seems to be a key step
for their future use in innovative technologies. Employing
chemometrics to the process of exploring properties of ILs
is a useful strategy, that allows reducing the amount of
time and money, needed throughout the experimental
procedures.
Our previous findings, based on the PCA analysis
involving ILs structures and their properties, allowed
building a simple tool (called ILPC) which could be used to
predict four physicochemical properties (viscosity,
solubility, enthalpy of fusion and n-octanol-water partition
coefficient) of ILs.
S09P21
ILPC works on the basis of easy calculations, which doesn’t
need any special theoretical preparation from the user and
can be performed very quickly.
Material founded by the Polish National Science Center (project
CRAB, grant no. UMO-2012/05/E/NZ7/01148)
Simulations of enforced structural changes in galacturonic acid molecules
Justyna Cybulska*, Agnieszka Brzyska**, Artur Zdunek*, Krzysztof Wolinski***
*Instytut Agrofizyki im. B. Dobrzańskiego PAN, ul. Doświadczalna 4, 20-290 Lublin,
[email protected]; **Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. J. Habera PAN;
***Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej, Wydział Chemii
Polygalacturonic acid, the main unit in the pectin
backbone, undergoes structural changes during plant
development. The mechanism of the single-molecule
response to external forces can be inferred by theoretical
methods. In this work force spectroscopy experiments
using the Enforced Geometry Optimization (EGO) method
were simulated. The oligomeric structures of
α-D-galacturonic acid (GalA) exposed to external
stretching forces were examined. The EGO simulation
appropriately reproduced the experimental course of the
enforced conformational transition: chair→ inverted chair
via the twisted boat conformations in the pyranose ring of
GalA.
372
The CAM-B3LYP functional in combination with the
6-31+G** basis set was used. The binding site search and
refinement of DANIR interacting with fibrils was carried
out by PELE program.
The theoretical approach allowed to determine the
minimum oligomer size adequate for the description of
nano-mechanical properties of polygalacturonic acid.
This work was funded by The Polish National Budget for Science
2012– 2014 (Project No. IP2011 007871).
POSTERY
S09P22
Kwantowo-chemiczny opis oddziaływań kompleksów metali przejściowych z kobalaminą
Dorota Rutkowska-Żbik*, Łukasz Orzeł**, Agnieszka Drzewiecka-Matuszek*, Małgorzata Witko*, Grażyna
Stochel**
*Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. J. Habera PAN, ul. Niezapominajek 8, 30-239 Krakow,
[email protected]; **Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloń ski;
Komórki w stanach patologicznych (np. nowotworzenia)
wykazują zwiększone zapotrzebowanie na szereg
związków chemicznych, w tym na witaminę B12
(kobalaminę). Stąd pomysł jej wykorzystania jako nośnika
substancji czynnych o znaczeniu terapeutycznym i/lub
diagnostycznym.
Celem
prezentowanych
badań,
wykonanych w ramach formalizmu DFT, było zbadanie
możliwości modyfikacji witaminy B12 tak, aby mogła
tworzyć ona trwałe połączenia z wybranymi kompleksami
metali przejściowych, głównie Pt, Pd i Re.
Scharakteryzowano powstałe układy hybrydowe.
S09P23
Uzyskane z obliczeń parametry strukturalne porównano z
dostępnymi danymi doświadczalnymi oraz określono stałe
trwałości powstałych połączeń.
Przedstawione badania wykonano w ramach projektu NCN nr
DEC 2012/05/B/ST5/00289.
Ślepa próba - przewidywanie struktury krystalicznej nowego związku.
Wojciech Jankiewicz*, Rafał PodeszwaNone
*Uniwersytet Śląski, Wydział Matematyki Fizyki i Chemii, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice,
[email protected]; NoneUniwersytet Śląski
Teoretyczne
przewidywanie
struktury
kryształów
molekularnych stanowi duże wyzwanie dla chemii
teoretycznej. Nie ma metody gwarantującej uzyskanie
optymalnego rozwiązania. Problem komplikuje się
bardziej, gdy uwzględnimy, że ten sam związek, może
krystalizować
w
różnych
formach
polimorficznych. Przewidywanie
struktury
kryształu
opierało się na wygenerowaniu dużej liczby (kilkadziesiąt
tysięcy) struktur, w oparciu o różne orientacje
geometryczne monomerów w typowych komórkach
Bravais, a następnie eliminacji układów o niskiej gęstości i
wysokiej energii. Do obliczeń wykorzystano potencjał
wygenerowany metodami kwantowymi.
S09P24
S09
Z uzyskanych struktur wybrano kilkanaście o
najniższej energii oraz najwyższej gęstości upakowania i dla
nich przeprowadzono symulacje metodami dynamiki
molekularnej.
Indukowanie segregacji w powierzchniowych warstwach adsorpcyjnych poprzez zastosowanie
kierunkowych pól zewnętrznych: modelowanie komputerowe.
Aleksandra Woszczyk*, Paweł Szabelski*
*Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, Wydział Chemii, Pl. M. Curie-Skłodowskiej 3, 20-031
Lublin, [email protected];
Rozdział enancjomerów w warstwach zaadsorbowanych
zachodzić może pod wpływem asymetrycznych
czynników zewnętrznych, takich jak np. kierunkowe pola
magnetyczne bądź elektryczne. Celem ustalenia wpływu
pola zewnętrznego na rozdział chiralny enancjomerów
wykonano symulacje Monte Carlo z próbkowaniem
orientacyjnym w zespole kanonicznym na sieci
kwadratowej oraz trójkątnej z równocennymi miejscami
adsorpcyjnymi.
Oddziaływania
międzycząsteczkowe
ograniczono do najbliższych sąsiadów na sieci. Ponadto,
przeprowadzono symulacje, w których tylko część
cząsteczek posiadała trwały moment magnetyczny i była
zdolna oddziaływać z polem [1].
Wyniki przeprowadzonych obliczeń pozwoliły na określenie
minimalnej energii pola oraz liczby cząsteczek aktywnych
wymaganych do wywołania segregacji powierzchniowej.
[1] A. Woszczyk et al., Annales UMCS, 2014, 68, 133-141
373
S09
POSTERY
S09P25
Struktura dwuwymiarowych sieci molekularnych a rozmieszczenie i rodzaj centrów aktywnych
w cząsteczce-budulcu – wnioski z symulacji komputerowych.
Adam Kasperski*, Paweł Szabelski*
*Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej, Wydział Chemii, Pl. Marii Curie-Skłodowskiej 3, 20-031 Lublin,
[email protected];
Dwuwymiarowe sieci molekularne można otrzymać przez
adsorpcję i samoorganizację cząsteczek organicznych na
powierzchniach ciał stałych. Zazwyczaj na strukturę
powstających monowarstw kluczowy wpływ ma geometria
i rozkład centrów aktywnych w cząsteczce-budulcu, przy
czym budowa chemiczna odgrywa mniejszą rolę. W celu zbadania relacji między właś ciwoś ciami cząsteczki i
strukturą
wynikowych
warstw
molekularnych
zastosowano metodę Monte Carlo w układzie siatkowym
połączoną z ziarnistym modelem molekuł [1]. Pod uwagę
wzięto cząsteczki krzyżowe o różnej dystrybucji centrów
aktywnych mogących tworzyć wiązania w różnych
kierunkach.
S09P26
Co więcej HOMA(ρ) sprawdza się także w badaniach
różnych układów liniowych. Szczególnie istotne znaczenie
może mieć w badaniach delokalizacji π -elektronowej w
polimerach przewodzących.
Praca finansowana z grantu NCN 2013/09/B/ST5/03664
Badania DFT mechanizmu i enkapsulacji jonów w klatkach silseskwioksanowych oraz ich
wzajemnych oddziaływań
Bartłomiej Gostyński*, Marek Cypryk*
*Centrum Badań Molekularnych i Molekularnych PAN, ul. Sienkiewicza 112, 90-363 Łódź,
[email protected];
Enkapsulacja jonów fluorkowych wewnątrz klatki
silseskwioksanowej stanowi szerokie pole badań zarówno
eksperymentalnych jak i teoretycznych [1,2] , których
wyniki znajdują zastosowanie w ulepszonych metodach
syntezy takich związków [3]. Z uwagi na brak w
literaturze badań eksperymentalnych czy teoretycznych
dotyczących enkapsulacji jonów innych niż F-,
zdecydowaliśmy się przeprowadzić obliczenia DFT mające
na celu znalezienie odpowiedzi na niejasności związane z
enkapsulacją takich jonów jak np. Li+, Cl-, Na+ czy H-.
374
[1] A. Kasperski et al., Surface Science, 2014, 629, 57-64
Praca finansowana przez MNISW w latach 2012-2015
("Diamentowy Grant", nr projektu DI2011 011941).
Nowe zaskakujące zastosowanie indeksu aromatyczności HOMA
Sławomir Ostrowski*, Jan Cz. Dobrowolski**
*Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, ul.Dorodna 16, 03-195 Warszawa, [email protected]; **Instytut Chemii i
Techniki Jądrowej, Narodowy Instytut Leków
Aromatyczność węglowodorów możemy ocenić za pomącą
indeksu HOMA (Harmonic Oscillator Model of
Aromaticity). Indeks ten opiera się na kryterium
geometrycznym, gdzie głównym parametrem jest
uśredniona różnica długość wiązań CC w danej molekule i
w
molekule
benzenu
jako
standardu
układu
aromatycznego. W naszych badaniach użyliśmy indeksu
HOMA jako funkcji gęstości elektronowej HOMA(ρ) w
punkcie krytycznym wiązania. Korelując wartości
indeksów HOMA i HOMA(ρ) pokazujemy, że indeks
HOMA ma także sens jako charakterystyka
węglowodorów nasyconych lub nienasyconych ale
niearomatycznych.
S09P27
Przeprowadzone symulacje pokazały, że w zależnoś ci od
struktury użytej cząsteczki, możliwe jest otrzymanie sieci
molekularnych o zróżnicowanej morfologii.
Policzone zostały bariery energetyczne związane z
wnikaniem jonu do wnętrza poprzez ścianę (związane z jej
deformacją) oraz poprzez wnikanie na etapie zamykania
klatki - odwracalnego tworzenia narożnego wiązania
Si-O-Si.
[1] M. Ronchi et al., Applied Organometallic Chemistry, 2010, 24,
551-557
[2] A. R. Bassindale et al., Angewandte Chemie International
Edition, 2003, 42, 3488-3490
[3] P. G. Taylor et al., Dalton Transactions, 2012, 41, 2048-2059
Praca została wykonana z wykorzystaniem infrastruktury PL Grid
POSTERY
S09P28
Właściwości redoksowe heteropolikwasów modyfikowanych miedzią. Obliczenia DFT.
Renata Tokarz-Sobieraj*, Piotr Niemiec*
*Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. Jerzego Habera, ul. Niezapominajek 8, 30-239 Kraków,
[email protected];
W prezentowanej pracy przedstawiono teoretyczny opis
struktury elektronowej i geometrycznej układów
heteropolikwasów modyfikowanych jonami Cu, jako
potencjalnych układów wykorzystywanych w procesach
redukcji. Spośród wielu struktur geometrycznych, do
badań wybrano układy o geometrii Keggina i Dawsona
oraz heteropolikwasy o strukturze „sandwiczowej”. W
modyfikowanych heteropolikwasach, pozycja zajęta przez
jony Cu, determinuje energie orbitali granicznych i szerokość przerwy energetycznej czyli parametrów które
decydują o właściwościach redoksowych tych układów.
S09P29
Modelowanie oddziaływania NO z jonami Cu,
wprowadzonymi do struktury polianionu, w szczególności
analiza
NOCV,
pokazało
podobny
mechanizm
oddziaływania tlenku azotu z anionami Keggina i anionami
Dawsona.
Projekt DEC-2011/03/B/ST5/01576.
Udokładnienie metodą atomów Hirshfelda (HAR) i dopasowanie eksperymentalnej funkcji
falowej (XCW) – nowe metody krystalografii rentgenowskiej.
Magdalena Woińska*, Simon Grabowsky**, Paulina M. Dominiak*, Krzysztof Woźniak*, Dylan Jayatilaka ***
*Uniwersytet Warszawski, Wydział Chemii, ul. Pasteura 1, 02-093 Warszawa,
[email protected]; **Universität Bremen, Fachbereich 2 – Biologie/Chemie; ***University of
Western Australia
HAR i XCW1 to metody udokładnienia danych
rentgenowskich oparte na partycji Hirshfelda gęstości
elektronowej. HAR umożliwia poprawę opisu pozycji
atomów
H,
zaś
XCW
pozwala
uwzględnić
eksperymentalny wkład do gęstości. Jest to znaczący
postęp w stosunku do popularnego w krystalografii
strukturalnej modelu IAM lub modelu multipolowego2
(MM). Na podstawie udokładnień HAR dla 81 zestawów
danych można stwierdzić, że różnice pomiędzy średnimi
rentgenowskimi długościami wiązań X-H i średnimi
neutronowymi dla ustalonych typów wiązań są niewielkie,
zaś precyzja jest porównywalna.
S09P30
S09
Przedstawiona zostanie oparta na właściwościach QTAIM3
ocena jakości gęstości elektronowej zrekonstruowanej na
podstawie udokładnień MM, HAR i XCW. Wyniki są
porównane do wzorcowych wartości z periodycznych
obliczeń DFT.
[1] R. Bader, Atoms in Molecules: A Quantum Theory, 1994
[2] N. K. Hansen et al., Acta Cryst. A, 1978, 34, 909-921
[3] D. Jayatilaka et al., Acta Cryst. A, 2008, 64, 383-393
Badania w ramach grantu NCN MAESTRO, nr decyzji
DEC-2012/04/A/ST5/00609. Obliczenia: ICM UW, grant nr G53-17.
Modelowanie wpływu struktury chemicznej nanocząstek pochodnych hydroksyapatytu na ich
właściwości fizykochemiczne i biologiczne metodami in silico.
Katarzyna Odziomek*, Tomasz Puzyn*
*Pracownia Chemometrii Środowiska, Wydział Chemii, UG, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdań sk,
[email protected];
Hydroksyapatyt (HAp, Ca10(PO4)6(OH)2) jest naturalnie
występującym minerałem, wchodzącym w skład kości
ssaków. Ze względu na swoją biokompatybilność i
bioaktywność, HAp jest biomateriałem najczęściej
wykorzystywanym do produkcji implantów tkanek i kości.
Modyfikacje struktury hydroksyapatytu nowymi jonami
wpływają na jego właściwości fizykochemiczne oraz
biologiczne. Celem projektu jest stworzenie zestawu
narzędzi komputerowych pozwalających na modelowanie
właściwości
fizykochemicznych
i
biologicznych
strukturalnie
modyfikowanych
nanocząstek
hydroksyapatytu.
Umoż liwi to na projektowanie nowych biomateriałów, w
myśli idei safe-by-design, tak, aby zoptymalizować
poż ądane właściwości, przy jednoczesnej minimalizacji
ryzyka stwarzanego dla zdrowia ludzkiego i środowiska.
Publikacja powstała przy wsparciu Fundacji na Rzecz Nauki
Polskiej (FOCUS, 558-8180-1007-13; F2/2010/2013)
375
S09
POSTERY
S09P31
Nowe radiosensybilizatory. Degradacja 5-podstawionych pochodnych uracylu.
Samanta Makurat*, Janusz Rak*, Lidia Chomicz*
*Uniwersytet Gdański, WydziałChemii, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk,
[email protected];
Liczne badania wskazują na możliwość zastosowania
5-podstawionych
pochodnych
uracylu
jako
sensybilizatorów w radioterapii chorób nowotworowych.
Związki te mogą wbudowywać się, zamiast tyminy, w
helisę DNA, uwrażliwiając ją na działanie promieniowania
jonizującego. Dobry radiosensybilizator tego typu
powinien charakteryzować się wysokim powinowactwem
elektronowym oraz łatwo dysocjować po przyłączeniu
elektronu. Cech te zbadano przy pomocy metod DFT dla
serii wybranych pochodnych uracylu, co umożliwiło
zidentyfikowanie
szeregu
nowych
związków
o
potencjalnych właściwościach radiouczulających.
S09P32
ALTERNATIVE REACTION PATHWAYS FOR CARBOPLATIN BIOTRANSFORMATION
Jerzy Jański*, Janina Kuduk-Jaworska*, Szczepan Roszak**
*Uniwersytet Wrocławski Wydział Chemii, ul. Joliot-Curie 14, 50-383 Wocław,
[email protected]; **Politechnika Wrocławska, Instytut Chemii Fizycznej i Teoretycznej
Continuing in silico study [1], in this work we report the
DFT investigation of reaction paths initiated by two of the
most important biological agents, water and electron, able
to trigger off the nucleophilic substitution or dissociative
electron attachment, respectively. Particularly, the purpose
was to calculate the structural and energy parameters of
reaction model, where substrates consist of carboplatin and
free electrons. Contrary to carboplatin hydrolysis, the
e-driven course of transformation differs from SN2 ligand
exchange and is based on dissociative electron transfer.
S09P33
The new structures with Pt-H interaction has been found
among the monomeric and polymeric Pt-containing
products.
[1] Kuduk-Jaworska et al., J. Mol. Model, 2011, 17, 2411-2421
Grant NCN - DEC-2013/09/B/ST4/00097
Preliminary selection of representative ILs for studies on the influence of ILs’structure on
efficiency of hydrothermal synthesis of TiO2 catalyzers
Tomasz Puzyn*, Anna Rybińska*, Justyna Łuczak**, Ewelina Grabowska*, Adriana Zaleska-Mendynska*
*Uniwersytet Gdański, Wydział Chemii, Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, [email protected];
**Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny;
Ionic liquids (ILs) could be applied as a structuring agent
or as reaction medium during preparation of
three-dimensional semiconductor based nano- and
microstructures, such as TiO2. Taking into account a huge
number of possible ionic liquids’ structures, novel, fast and
inexpensive procedures for ILs selection for synthesis and
designing TiO2 particles with the required properties are
needed. By using structural similarity analysis (principal
component analysis and two-ways hierarchical cluster
analysis) and Kennard-Stone algorithm we were able to
identify representative ILs from group of 1000 possible
derivatives.
376
[1] Lidia Chomicz et al., How to Find Out Whether a 5-Substituted
Uracil Could Be a Potential DNA Radiosensitizer, 2013, 417,
2853– 2857
[2] Janusz Rak et al., Mechanisms of Damage to DNA Labeled with
Electrophilic Nucleobases Induced by Ionizing or UV Ra, 2015, 119,
8227– 8238
[3] B. Djordjevic et al., Genetics of human cell lines, 1960, 112,
509-531
Grant nr. 2014/14/A/ST4/00405 (J.R.), obliczenia: grant WCSS oraz
TASK (S.M).
The ionic liquids selected by the chemoinformatics methods
will be tested and used in the further, experimental part of
the project.
Projekt finansowany ze środkó w Narodowego Centrum Nauki
(UMO-2014/15/D/ST5/02747).