دراسة محاكاة لميكانيكية تفاعل الادرنالين ونمذجة جزيئات دوائية شبيهه == Simulation Study of Reaction Mechanism for Adrenaline and Modulation Analog Moieties Drugs
Author name:
هالة ثامر محمد
Supervisor name:
عباس عبد علي دريع الصالحي
General topic:
Chemistry
Specific topic:
Chemistry
Degree:
Master
University:
University of Babylon - College Of Science
Language:
English
University location:
Babylon
Abstract:
استعملت طرق الحسابات النظرية لميكانيك الكم مثل الحسابات شبه التجريبية (PM3) وحسابات نظرية دالة الكثافة minimal STO-3G)) باستخدام برنامج Hyperchem 8.09 العالمي والذي يحتوي على معظم حسابات ميكانيك الكم. | تضمن العمل جزئين : | في الجزء الاول من البحث تم دراسة سلسلة تفاعلات لتخليق الادرنالين من الحامض الاميني (الفينايل انلاينين) نظريا. حيث تم اقتراح نواتج محتملة مختلفة لكل تفاعل في سلسلة تفاعلات تخليق الادرنالين. تم اختيار النواتج الاكثر احتمالا بالاعتماد على خصائصها الالكترونية لاثبات مسار التفاعلات الخمسه لتخليق الادرنالين في جسم الانسان. | تم حساب الطاقة الكلية وطاقة نقطة الصفر وطاقة الاوربتالات الجزيئية لتقدير طاقة فجوة الحزمة لجميع المركبات. و قيمة طاقة فجوة الحزمة مساوية الى (0.870 و 0.787 و 0.101 و 0.119 و 1.915و eV 0.593) للفينايل انيلين و تايروسين و دوبا ودوبامين و نورادرنالين والادرنالين على التوالي. تم حساب هذه الطاقات باستخدام نظرية دالة الكثافة minimal STO-3G. | تم حساب طاقة التنشيط وثابت سرعة التفاعل و الدوال الثرموديناميكية للتفاعلات الخمسة ولجميع النواتج المحتملة باستعمال الحسابات الشبه التجريبية. حسب ثابت سرعة التفاعل لل فينايل انيلين و تايروسين و دوبا ودوبامين و نورادرنالين والادرنالين وكان مساوي الى 5.554*1012 و 5.572*1012 و 7.857*1012 و 1.331*1013و s-11.116*1013على التوالي. تم الحصول على هذه النتائج باستخدام الحسابات شبة التجريبية. | اما الجزء الثاني تضمن اقتراح عدة ادوية مساعدة لمعالجة مرض الشلل الرعاشي (البريكنسون). | تم حساب الخصائص الهندسية والاطياف الاهتزازية لجميع الادوية المساعدة المقترحة لاختيار الافضل في معالجة مرض الشلل الرعاشي | بواسطة حساب الطاقة الكامنه للسطح و شحنة الاصرة وطول الاصرة وزاوية الاصرة وعزم ثنائي القطبين والمجال الكهربائي و طاقة الاوربتالات الجزئية وطاقة فجوة الحزمة. | توصلت الدراسة الى : | ان افضل دواء مساعد مقترح هو M-6-Sphe لامتلاكه اقل طاقة والتي تساوي--132291.816 kCal/mol و حرارة تكوين مساوية الى -400.534 kCal/mol. وذلك لامتلاكة اقل قيمة لعزم ثنائي القطبين مساوية الى 3.028 Debye, ولهذا السبب يكون محب للدهون اكثر من بقية الادوية المساعدة , وكذلك يمتلك اعلى قيمة لطاقة فجوة الحزمة مساوية الى 8.786 eV, الامر الذي يؤهله ليكون العلاج الامثل من بقية الادوية. | تم دراسة المجال الكهربائي والتوزيع الذري وطول الاصرة والاوربتالالت الجزيئية M-6-SPhe تم اختبار الحالة الانتقالية لتكوين 3, 4-HYM-6-Sphe من خلال حسابات طاقة نقطة الصفرو التردد الخيالي لتشخيص افضل حالة انتقالية ومن ثم اقتراح ميكانيكية التفاعل. تم حساب طاقة التنشيط وثابت السرعة ومسار التفاعل والدوال الثرموديناميكية لتفاعل التكوين. | == Abstract | Quantum methods like Semi-empirical (PM3), and Density functional theory (minimal STO-3G) have been performed by using reliable, well-known programs Hyperchem 8.09, which includes most of quantum mechanics treatments. | The work include two parts : | In the first part, a sequence reactions for Adrenaline synthesis from Phenylaniline have been studied theoretically. Different probable products have been suggested for each reaction in a sequence reaction for Adrenaline synthesis. The most probable products have been selected depending on the electronic properties to prove the pathway of five reactions to synthesizes Adrenaline in the human body. | Total energy, zero point energy (ZPE) and molecular orbital (HOMO&LUMO) have been calculated to estimate the energy gap for all reactions components. The energy gap is equal to (0.870, 0.787, 0.101, 0.119, 1.915, and 0.593 eV) for Phe, Tyr, DOPA, Daopamine, Noradrenalin and Adrenaline respectively. These energy gaps have been calculated by using DFT minimal STO-3G. | Activation energy, rate constant and thermodynamic functions (heat of formation change of reactions, entropy change of reactions, and Gibbs free energy change of reactions) of five reactions were calculated for the different probable products by using Semi empirical methods. The calculations show that the most probable products have rate constant that’s equal to (5.554*1012, 5.572*1012, 7.857*1012, 1.331*1013, 1.116*1013 s-1) for Phe, Tyr, DOPA, Daopamine, Noradrenalin and Adrenaline respectively. These results were obtained by using Semi empirical methods. | In the second part, different prodrugs have been suggested to treat Parkinson's disease. | Geometrical properties and vibration spectra have been calculated for all the suggested prodrugs to estimate the best prodrugs for Parkinson's disease treatment by calculating the potential energy surface, atomic charge, bond length, bond angle, dipole moment, electrostatic potential and molecular orbital energy with energy gap. | From this study it found that : | The M-6-SPhe prodrug has -132291.816 kCal/mol less energy than other prodrugs, so it is consider the favorite, and it has -400.534 kCal/mol heat of formation. It also, has the lowest value of dipole moment equal to 3.028 Debye, so become more lipophilic than other prodrugs. It has the highest value of the energy gap that equals 8.786 eV, which is the best conditions to be the perfect prodrug to treat Parkinson's disease. The electrostatic potential, atomic charge, bond length, and molecular orbital have been studied for M-6-SPhe. | Examination of real transition state of 3, 4-HYM-6-SPhe formation reaction has been tested through the calculations of ZPE and imaginary frequency to investigate the transition state and then suggest the reaction mechanism. Activation energy, rate constant, reaction path and
