Введение к работе
Актуальность проблемы. При взаимодействии газообразного водорода с нанесенными катализаторами - металлами платиновой группы происходит миграция водородных атомов, связанных с поверхностными атомами металла, на носитель. Этот эффект был назван спилловером водорода (СВ). В твердой фазе, содержащей органическое или неорганическое соединение, под действием СВ с высокой скоростью происходят реакции гидрогенолиза. В лаборатории изотопно-замещенных физиологически активных соединений ИМГ РАН предложено использовать твердофазные реакции для получения меченных изотопами водорода органических соединений. Для синтеза меченых биологически активных соединений особенно эффективной является реакция, основанная на применении высокотемпературного твердофазного каталитического изотопного обмена (ВТКИО). Интенсивный изотопный обмен между атомами водорода твердого органического соединения и газофазным изотопным водородом имеет место в системе высокодисперсного металла группы платины, твердого органического соединения и неорганического носителя (рис.1). При этом изотопный обмен происходит с сохранением конфигурации на атомах углерода, что делает возможным получение меченных тритием аминокислот с высокой степенью водородного замещения на тритий без рацемизации.
Газовая фаза | нояекуяярный тритий J
4» Pt как генератор спняозер вопорояв (СВ) CZ3 Органическая фаза [Твердая аминокислота)
Рис.1. Схема реакций ВТКИО.
На момент начала данного исследования в литературе отсутствовали данные по теоретическому изучению механизма взаимодействия твердого органического соединения со СВ. В связи с этим является весьма актуальной тема настоящей диссертации, связанная с теоретическим исследованием механизма реакции ВТКИО аминокислот с активированным водородом. Результаты, полученные с использованием квантово-химического моделирования твердофазного изотопного обмена, имеют большое практическое значение для направленного синтеза изотопнозамещенных аминокислот, пептидов и белков. В работе использованы экспериментальные данные, полученные в Институте молекулярной генетики РАН Ю.А.Золотаревым и сотрудниками.
Цель работы. Целью диссертационной работы является кваитово-химическое моделирование твердофазного изотопного обмена водорода в аминокислотах.
Научная новизна и практическая пенность. В работе впервые найдена корреляция между квантово-химическими характеристиками аминокислот (эффективные заряды на атомах, энергии сродства к протону в определенных позициях молекул и энергии активации обмена водорода на простейших активных центрах) и их реакционной способностью в реакциях селективного замещения водорода в условиях ВТКИО. На основании этих корреляций представляется возможным прогнозирование замещения водорода на другие изотопы (дейтерий, тритий) не только в аминокислотах, но и в пептидах и белках. Кроме того, разработанный подход позволяет предсказывать характер изотопного замещения в насыщенных углеводородах, что представляется весьма важным при разработке теоретических концепций механизма каталитических реакций, происходящих на поверхности цеолитовых катализаторов при синтезе разветвленных углеводородов.
Апробация работы. Отдельные части диссертационной работы были доложены на 5-м Международном симпозиуме "Синтез и применение изотопномеченных соединений" (Франция, Страсбург, 1995), 2-й Международной конференции ".Сбвременные тенденции в химической кинетике и катализе" (Россия, Новосибирск, 1995), на 17-ой
Конференции по теоретической химии (США, Лас-Вегас, 1996), на Международном симпозиуме "Применение компьютеров в химических исследованиях" (Россия, Москва, 1996), на Конференции-конкурсе научно-исследовательских работ ИНЭОС РАН (1996), на Конференции-конкурсе молодых ученых ИНЭОС РАН (1995).
Публикации на тему диссертации. Основные результаты работы изложены в 1 статье и 4 тезисах докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введеній, литературного обзора, обсуждения результатов (3 главы), выводов и списка цитированной литературы. Работа изложена на эг страницах, текст иллюстрируют 9 рисунков и 2S таблиц, список литературы включает 89 наименований.
