شماره ركورد
26025
شماره راهنما
CHE3 273
عنوان
چشمانداز ساختاري و خواص فوتوفيزيكي سامانههاي زيستي قنددار
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
شيمي - شيمي فيزيك
دانشكده
شيمي
تاريخ دفاع
1404/11/14
صفحه شمار
70 ص .
استاد راهنما
رضا اميديان
كليدواژه فارسي
كربوهيدراتها , طيفسنجي IR حالت گازي , جستجوي ساختاري , پايداري نوري , محاسبات از اساس و شبيهسازي ديناميك غير آدياباتيك
چكيده فارسي
اين پژوهش رويكردي نوين در تحليل ساختاري و طيفسنجي تركيبات زيستي شامل سامانههاي مدل قند–پپتيد، فلاونوئيدها و نوكلئوزيدها ارائه ميدهد. رائه ميدهد. در بخش اول، با تمركز بر برهمكنشهاي قند–پپتيد، يك سامانه مدل شامل خوشه بتامتيلگلوكز و متيلآلانين پروتوندارشده مورد بررسي قرار گرفت. در اين چارچوب، ساختارهاي تكراري بهعنوان آرايشهايي با انرژي نزديك و شباهت هندسي بالا كه سهم متمايزي در بازتوليد ويژگيهاي طيفي ندارند، شناسايي و حذف شدند. سپس، كانفورمرهاي پايدار (بهعنوان آرايشهاي هندسي متفاوت يك تركيب) كه قادر به بازتوليد طيف IRMPD تجربي بودند، انتخاب شدند. پس از ثبت طيف IRMPD با انجام فرايند جستجوي ساختاري و اعمال مراحل غربالگري، هندسه ساختارهاي پايدار در سطح CAM-B3LYP/6-311++G(2df,2pd) بهينه و طيف IR هر كانفورمر شبيهسازي شد. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان ميدهند، بازتوليد موفق طيف تجربي نه نتيجهي حضور يك ساختار غالب، بلكه حاصل برهمنهي هدفمند ساختارهايي با ويژگيهاي مكمل است. اين رويكرد، ضمن فراهمكردن دركي عميقتر از چشمانداز ساختاري سامانه، چارچوبي قابل اعتماد جهت ارتباط ميان ساختار مولكولي، الگوي نوارهاي ارتعاشي و ساير رفتارهاي آزمايشگاهي ايجاد ميكند.
در بخش دوم، پايداري نوري و خواص فوتوفيزيكي تركيبات زيستي قندار شامل فلاونوئيدهاي قنددار (آستراگالين)، بدون قند (كامپفرول) و آدنوزين پروتوندارشده مورد بررسي قرار گرفتند. طيفسنجي جذب گونههاي حالت گذار در مقياس زماني فمتوثانيه طول عمر حالت تحريك آستراگالين را حدود 8.44 پيكوثانيه و كامپفرول، مشابه بدون قند آستراگالين، را 18.40 پيكوثانيه ثبت كرده است. نتايج محاسبات از اساس و شبيهسازي ديناميك غير آدياباتيك با نتايج تجربي سازگار است و نشان ميدهد كه حضور بخش قندي در آستراگالين با تسهيل تغيير شكل خارج از صفحهي حلقه كامپفرول آسايش به حالت پايه را سرعت ميبخشد. در ادامه، به منظور بررسي تأثير تنوع ساختاري بر انرژي انتقالات الكتروني، ماهيت انتقالات و خواص فوتوفيزيكي سامانه آدنوزين پروتوندار انتخاب شد. نتايج محاسبات، نشان ميدهند كه اين تنوع ساختاري اثر محدودي بر روي موارد يادشده دارد و كانفورمرهاي آدنوزين پروتوندار پايدار نوري هستند و براي رسيدن به اين پايداري از يك مسير واحد عبور ميكنند.
كليدواژه لاتين
Carbohydrates , Gas-phase IR spectroscopy , Infrared multiple-photon dissociation (IRMPD) , Conformational search , Photostability , Ab initio calculations , Nonadiabatic molecular dynamics
عنوان لاتين
Conformational Landscapes and Photophysical Properties of Glycosylated Biomolecular Compounds
گروه آموزشي
شيمي فيزيك
چكيده لاتين
This dissertation presents a novel approach to the structural and spectroscopic analysis of biologically relevant compounds, including model carbohydrate–peptide systems, flavonoids, and nucleosides.
In the first part, the focus is placed on carbohydrate–peptide interactions through the investigation of a model system consisting of protonated β-methylglucose and methylalanine clusters. Within this framework, redundant structures, defined as conformations with similar energies and highly similar geometries that do not provide distinct contributions to the reproduction of spectroscopic features, were identified and eliminated. The remaining stable conformers, representing distinct geometrical arrangements of the same molecular system, were selected based on their ability to reproduce the experimental infrared multiple-photon dissociation (IRMPD) spectrum. Following IRMPD measurements, an extensive conformational search and systematic screening procedure were performed. The geometries of the selected conformers were subsequently optimized at the CAM-B3LYP/6-311++G(2df,2pd) level of theory, and their infrared spectra were simulated. The results demonstrate that the successful reproduction of the experimental spectrum does not arise from a single dominant structure but rather from a weighted superposition of complementary conformers. This strategy provides a deeper understanding of the structural landscape of the system and establishes a reliable framework for correlating molecular structure with vibrational spectral features and other experimentally observable properties.
The second part of this dissertation investigates the photostability and photophysical properties of biologically relevant glycosylated and non-glycosylated compounds, including the glycosylated flavonoid astragalin, its aglycone kaempferol, and protonated adenosine. Femtosecond transient absorption spectroscopy determined the excited-state lifetimes of astragalin and kaempferol to be approximately 8.44 ps and 18.40 ps, respectively. The results of ab initio electronic structure calculations and nonadiabatic molecular dynamics simulations are in excellent agreement with the experimental observations, revealing that the sugar moiety in astragalin facilitates out-of-plane distortion of the kaempferol chromophore and thereby accelerates nonradiative relaxation to the ground state. Furthermore, protonated adenosine was investigated to evaluate the influence of conformational diversity on excitation energies, the nature of electronic transitions, and photophysical behavior. The computational results indicate that conformational diversity has only a limited effect on these properties. Moreover, all stable conformers of protonated adenosine exhibit pronounced photostability and relax through a common deactivation pathway.
تعداد فصل ها
4
استاد مشاور خارج از دانشگاه
Pierre Çarçabal
فهرست مطالب pdf
163677
نويسنده