Chemistry Researches

Chemistry Researches

محاسبه ویژگی های ساختاری و الکترونی واکنش آدامانتان باکمپلکس فولرن C24 آلاییده شده با بور و نیتروژن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
فروغ سلیمانی علویجه 1
فرشته نادری 2
گیتا باقری 3
1 گروه شیمی دارویی، واحد شهریار،دانشگاه آزاد اسلامی، شهریار، ایران
2 گروه شیمی، واحد شهرقدس ، دانشگاه آزاد اسلامی ،تهران، ایران
3 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهریار، تهران، ایران
10.22036/cr.2024.466746.1250
چکیده
جایگزینی کربن با یک هترواتم در ساختار یک فولرن، امکان به دست آوردن ترکیبات با خواص قابل تنظیم و کاربردی را فراهم می سازد. در این تحقیق به طریق نظری برهمکنش داروی آدامانتان و نانو ساختار فولرن C24دوپ شده با بور و نیترژن مورد بررسی قرار گرفت. اثرات نامستقر شدن الکترونی بر روی خواص ساختاری، الکترونی و میزان واکنش پذیری آدامانتان در حضور نانو ساختار فولرن ، با استفاده از محاسبات مکانیک کوانتومی تئوری تابع دانسیته(Density Functional Theory) DFT، در سطوح نظری محاسباتیB3LYP مورد مطالعه قرار گرفت.
رفتار الکترونیکی و دینامیکی از طریق تحلیل NBO (Natural Bond Orbital Analysis) جهت محاسبه اثرات انتقالات الکترونی ناشی از برهمکنش های استریوالکترونی و همچنین برهمکنش های دوقطبی انجام گردید. جمعیت های اوربیتالی، نقش انتقالات الکترونی، انرژی اوربیتال های دهنده و پذیرنده الکترون ، دانسیته بار اتمی مولیکن روی نانو ساختار در واکنش با دارو و پارامترهای ساختاری مورد بررسی قرار گرفت. به منظور تعیین رفتار الکترونی و واکنش پذیری ممان های دوقطبی، انرژی های الکترونی، گپ انرژی اوربیتال های (LUMO-HOMO)، پتانسیل شیمیایی الکترونی (μ) و سختی شیمیایی (η)، الکترونگاتیویته مولیکن (χ) محاسبه شد. مقادیر تغییرات انرژی آزاد گیبس G)Δ( ، تغییرات آنتالپی H)Δ( و تغییرات آنتروپی S)Δ( نانو کمپلکس بهینه-دارو به ترتیب عبارتند از: -5.823،-4.152 ،-0.048 کیلوکالری بر مول است. تغییرات پارامترهای ساختاری نیز می تواند یکی از راه های توجیه انجام واکنش جذب فیزیکی از طریق انتقالات الکترونی بین دو سیستم باشد و نتایج نشان دادند که امکان اصلاح نانوساختار فولرن به عنوان یک جاذب موثر برای جذب داروی آدامانتان وجود دارد.

چکیده تصویری

محاسبه ویژگی های ساختاری و الکترونی واکنش آدامانتان باکمپلکس فولرن C24 آلاییده شده با بور و نیتروژن
کلیدواژه‌ها
آدامانتان
انرژی جذب
نانوساختار فولرن
نطریه تابع چگالی الکترون
سطوح نظری

موضوعات

عنوان مقاله English

Calculation of structural and electronic properties of the reaction of adamantane with fullerene complex C24 doped with boron and nitrogen

نویسندگان English

Forough Soleimani Alawijah 1
Fereshteh Naderi 2
Gita Bagheri 3
1 Department of Medicinal Chemistry, Shahryar Branch, Islamic Azad University, Shahriar, Iran
2 Department of Chemistry, Shahr Quds Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Department of Chemical Engineering, Shahryar Branch, Islamic Azad University, Shahriar, Iran
چکیده English

Replacing carbon with a heteroatom in the structure of a fullerene makes it possible to obtain compounds with adjustable and functional properties. In this research, the interaction between the drug adamantane and C24 fullerene nanostructure doped with boron and nitrogen was investigated theoretically. The effects of electronic destabilization on the structural, electronic and reactivity properties of adamantane in the presence of fullerene nanostructures were studied using DFT quantum mechanical calculations at B3LYP computational theoretical levels. Electronic and dynamic behavior was performed through NBO (Natural Bond Orbital Analysis) to calculate the effects of electronic transfers caused by stereoelectronic interactions and also dipole interactions. Orbital populations, the role of electron transfers, the energy of electron donor and acceptor orbitals, Mulliken atomic charge density on the nanostructure in the reaction with the drug and structural parameters were investigated. In order to determine the electronic behavior and reactivity of dipole moments, electron energies, energy gap of orbitals (LUMO-HOMO), electron chemical potential (μ) and chemical hardness (η), Mulliken electronegativity (χ) were calculated. The values of Gibbs free energy changes (ΔG), enthalpy changes (ΔH) and entropy changes (ΔS) of the optimal drug-nano complex are respectively: -5.823, -4.152, -0.048 kcal/mol. Changes in structural parameters are also It can be one of the ways to justify the physical absorption reaction through electronic transfers between two systems, and the results showed that it is possible to modify the fullerene nanostructure as an effective adsorbent for adamantane drug absorption

کلیدواژه‌ها English

"Adamantane"
"adsorption energy"
"fullerene nanostructure"
"electron density functional theory"
"B3LYP computational theoretical levels."
[1] K. Aschberger, H. J, Johnston, V. Stone, R. J. Aitken, C. L. Tran, S. M. Hankin, S. A. Peters, F. M. Christensen. Regul. Toxicol. Pharmacol. 58, 473 (2010).
[2] R. Bakry, R. M. Vallant, M. Najam-ul-Haq, M. Rainer, Z. Szabo, C. W. Huck, G. K. Bonn, Int. J. Nanomed. 2, 639 (2007).
[3] H. Kazemzadeh, H. Mozafari. Drug Discov. Today, 24, 898 (2019).
[4] F. László, M. László. Rep. Prog. Phys. 64, 649 (2001).
[5] M. Antonietti Lopez, N. Salas, A. Primo, Adv. Mater, 31, 1805719 (2019).
[6] J. Chattopadhyay, T. S. Pathak, D. Pak. Molecules 27, 670 (2022).
[7] Y. Gao, Q. Wang, G. Ji, A. Li, J. Niu, RSC Adv. 11, 5361 (2021).
[8] V. D. Zoua, P. Fouegue, A. D. T. Bouba, M. O. Ntieche, R. A. Abdoul, Comput. Theor. Chem. 1222, 114077 (2023).
[9] E. Çatal, Ö. Baglayan, A. Köroglu, C. Parlak, Ö. Alver. J. Ind. Chem. Soc. 100, 101046 (2023).
[10] M. Vatanparast, Z. Shariatinia, J. Fluor. Chem. 211, 81 (2018).
[11] S. Karimzadeh, B. Safaei, T. C. Jen, J. Mol. Liq. 322, 11489 (2021).
[12] C. A. Celaya, L. F. Hernández-Ayala, F. B. Zamudio, J. A. Vargas, M. Reina. J. Mol. Liq. 329, 15528 (2021).
[13] M. Perveen, S. Nazir, A. W. Arshad, M. Shamim, K. Ayub, M. A.  Khan, J. Iqbal, Biophys. Chem. 267, 106461 (2020).
[14] S. K. Jana, N. N. Som, P. K. Jha. J. Mol. Liq. 383, 122084 (2023).
[15] T. H. Le, M. P Kim, C. H. Park, Q. N. Tran, Mater. 17, 666 (2024).
[16] L. M. Shaker, A. A. Al-Amiery, W. K. Al-Azzawi. Discover. 19, 3 (2024).
[17] P. Parkar, K. B. Nerkar, A. Chaudhar, Silicon 26, 1 (2024).
[18] M. Saeed, H. M. Marwani, U. Shahzad, A. M. Asiri, M. M. Rahman. J. Energy Stor. 81, 110418 (2024).
[19] C. Gend, R. Konda, A. Chaudhari. Polyhedron 230, 116235 (2023).
[20] C. Gend, R.Konda, A. Chaudhari, Mater. Chem. Phys. 319, 129339 (2024).
[21] S. K. Jana, D. Chodvadiya, N. N. Som, P. K. A. Jha. Diam. Rel. Mater. 129, 109305 (2022).
[22] K. A. Soliman, S. Abdel Aal. Diam. Rel. Mater. 117, 108458 (2021).
[23] N. A. Tukadiya, S. K. Jana, B. Chakraborty, P. K. Jha. Surf. Interfaces, 41, 103220 (2023).
[24] T. Da Ros, F. Cataldo, T. Da Ros, Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, pp. 1-21 (2008).
[25] J. Grebowski, P. Kazmierska, A. Krokosz. Biomed. Res. Int. 751913 (2013).
[26] M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, X. Li, M. Caricato, A. Marenich, J. Bloino, B. G. Janesko, R. Gomperts, B. Mennucci, H. P. Hratchian, J. V. Ortiz, A. F. Izmaylov, J. L. Sonnenberg, D. Williams-Young, F. Ding, F. Lipparini, F. Egidi, J. Goings, B. Peng, A. Petrone, T. Henderson, D. Ranasinghe, V. G. Zakrzewski, J. Gao, N. Rega, G. Zheng, W. Liang, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, K. Throssell, J. A. Montgomery, Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, T. Keith, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, J. M. Millam, M. Klene, C. Adamo, R. Cammi, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, O. Farkas, J. B. Foresman, D. J. Fox, Gaussian, Inc., Wallingford CT (2016).
[27] Z. Li, H. Wan, Y. Shi, P. Ouyang, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 44, 1886 (2004).
[28] J. M. Seminario, P. Politzer, Modern density functional theory: a tool for chemistry, Eds. Elsevier, Amsterdam (1995).
[29] Y. Wang, X. Cheng, X. Yang, X. Yang, J. Sol. Chem. 36, 869 (2006).
[30] N. L. Hadipour, A. Ahmadi Peyghan, H. Soleymanabadi. J. Phys. Chem. C 119, 6398 (2015).
[31] F. Azarakhshi, D. Nori-Shargh, H. Attar, N. Masnabadi, H. Yahyaei, N. Mousavi, E. Boggs. Mol. Simul. 37, 1207 (2011).
[32] N. Masnabadi, D. Nori-Shargh, F. Azarakhshi, H. Zamani Ganji, M. Abbasi, A. Kasaei, Phosphorus Sulfur Silicon Relat Elem. 187, 305 (2012).
[33] D. E. Arthur, Petrol. Res. 5, 170e180 (2020).
[34] O. R. Pop, A. Căta, I. M. C. Ienașcu. Chem. 5, 2376 (2023).
[35] J. C. Escobar. J. Mol. Graph. Model. 218. 225 (2018).
[36] Z. Rostami, A. Hosseinian, A. Monfared. J. Mol. Graph. Model. 81, 60 (2018).
[37] J. Majumder, O. Taratula, T. Minko. Adv. Drug Deliv. Rev. 144, 57 (2019).
[38] R. Madannejad, N. Shoaie, F. Jahanpeyma, M. H. Darvishi, M. Azimzadeh, H. Javadi. Chem. Biol. Interact. 307, 206 (2019).
[39] Z. Li, L. Wang, Y. Li, Y. Feng, W. Feng. Compos. Sci. Tech. 179, 10 (2019).
 

  • تاریخ دریافت 21 تیر 1403
  • تاریخ بازنگری 12 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش 19 آبان 1403