نظریه تابعی چگالی (dft) با استفاده از روش b3lyp و سری پایه 6-31g* برای محاسبه جزئیات ساختار الکترونی و انرژی الکترونی بخش فعال آنزیم کربونیک انهیدراز (ca) و شش بازدارنده این آنزیم شامل توپیرامات و مشتقات آن، به عنوان داروهای کنترل کننده صرع، و کمپلکس بین این بازدارنده ها و بخش فعال ca به کار گرفته شده است. همچنین توابع ترمودینامیکی نظیر آنتالپی پروتون زدایی بازدارنده ها، آنتالپی استاندارد تشکیل (?h?f) ، آنتروپی استاندارد تشکیل (?s?f) و انرژی استاندارد آزاد گیبس (?g?f) تشکیل برای کمپلکس های ca-inh بررسی شد. در همه محاسبات اثر حلال آب با روش scrf در نظر گرفته شده است. کمپلکس بین بخش فعال ca و مشتق فولرن به عنوان نانو بازدارنده در سطح hf و b3lyp با سری پایه *6-31g بررسی شد. نتایج محاسبات نشان می دهد که این مشتق فولرن می تواند از سه موقعیت متفاوت پروتون زدایی شود و با بخش فعال سه کمپلکس تشکیل دهد. محاسبات انرژی پیوندی و انرژی تشکیل کمپلکس نشان می دهند که کمپلکس تشکیل شده از موقعیت n13 به بخش فعال مطلوب می باشد. به منظور بررسی بهتر ساختار هندسی و بینش بهتر در مورد کمپلکس محاسبه یک مرحله ای در سطح **b3lyp/6-311g برای کمپلکس ها انجام شد که نتایج محاسبه با روش *b3lyp/6-31g را تایید کرد. نتایج محاسبات نشان می دهد که بازدارنده های پروتون زدایی شده به یون zn+2 به صورت چهاروجهی کوئوردینه می شوند.

چکیده هموگلوبین (feiii) محصول اکسایش خود به خودی هموگلوبین است. در این حالت هموگلوبین قادر به انتقال اکسیژن نمی‏باشد. روتین (ویتامینp) یکی از مهمترین بیوفلاونوئیدهای دارای خصلت آنتی‏اکسیدانی در طبیعت و محیط آزمایشگاهی می‏باشد. در این تحقیق برهم‏کنش‏های مختلفی از روتین و رادیکالهای مرتبط با آن مورد بررسی قرار می‏گیرد. از تئوری تابعی چگالی و روش b3lyp/6-31g* برای محاسبه انرژی‏های برهمکنش، سطوح الکترونی و آرایش هندسی کمپلکس‏های مختلف بین هموگلوبین و روتین استفاده گردید. بررسی آنتالپی شکست پیوند (bde) برای تمام گروه‏های هیدروکسیل موجود درمولکول روتین اهمیت حلقه b و موقعیت‏های 3?-oh و 4?-oh را در فعالیت آنتی‏اکسیدانی نشان می‏دهد. نتایج محاسبات نشان می‏دهد که روتین و رادیکال‏های مرتبط با آن با هموگلوبین واکنش داده و آهن (iii) را به آهن (ii) کاهش می‏دهند. بنابراین مولکول روتین نقش حفاظتی را در مقابل تخریب هموگلوبین ایفا می‏کند.

مطالعه نظری تابعی چگالی (dft) ، برای بررسی قدرت پیوند هیدروژنی درون مولکولی تروپولون (2-هیدروکسی-2و4و6-سیکلو هپتا تری ان-1-اون) و 3-هیدروکسی-4-پیرون، انجام شد. بهینه سازی کامل ساختار مولکولی، تفاوت بین انرژی پیوند هیدروژنی و بدون آن، جابجایی شیمیایی پروتون، طیف ارتعاشی و طیف دوتره آنها مورد بررسی قرارگرفت. انتساب شیوه های ارتعاشی مولکول تروپولون و مشابه دوتره آن نیز بر اساس طیف تجربی انجام شد. علاوه بر این به منظور بررسی مرتبه پیوند، دانسیته الکترون و عدم استقرار الکترون، محاسبه اوربیتال پیوندی طبیعی ((nbo ، نیز انجام گرفت. سطوح بکار برده شده در این پژوهش عبارتند از: b3lyp، mp2 با توابع پایه 6-31g** ، cc-pvdz ، cc-pvtzو aug-cc-pvdz. با مقایسه این پارامترها، مشخص شد قدرت پیوند هیدروژنی درون مولکولی تروپولون، در مقایسه با 3-هیدروکسی-4-پیرون بیشتر است.

تروپولون درگیر هر دو پیوند هیدروژنی درون مولکولی و بین مولکولی است. قدرت پیوند هیدروژنی بین مولکولی در کمپلکس های مختلف تروپولون ( شامل: دیمر تروپولون، تروپولون- آمونیاک، تروپولون- آب، تروپولون- هیدروژن فلوئورید، تروپولون- هیدروژن کلرید و تروپولون- هیدروژن برمید) و با قدرت پیوند هیدروژنی درون ملکولی در منومر و کمپلکس های مختلف تروپولون مقایسه شده است. همه این محاسبات در سطح b3lyp با توابع پایه cc-pvdz و cc-pvtz با استفاده از نرم افزار گوسین 9 و برنامه 5 nbo انجام شده اند. نتیجه گیری کلی که از این محاسبات گرفته می شود این است که در کمپلکس های مختلف، قدرت پیوند هیدروژنی بین مولکولی 16x …10 h، به صورت زیر تغییر می کند: trn- hf? trn- h2o? trn- nh3? trn- hcl? dimer? trn- hbr و قدرت پیوند هیدروژنی بین مولکولی 17… h8 o، نیز به صورت زیر تغییر می کند: trn- hbr? trn- hcl? trn- hf? trn- h2o? dimer? trn- nh3 علاوه بر این، تغییر قدرت پیوند هیدروژنی درون مولکولی 10… h8o در منومر و کمپلکس های مختلف به صورت زیر است: trn- hbr? trn- hcl? trn- hf? trn- h2o? trn- nh3? dimer? monomer نتیجه مهم دیگر این است که پیوند هیدروژنی درون مولکولی در منومر از بقیه کمپلکس ها قویتر است. به علاوه در هر کمپلکس، پیوند هیدروژنی درون مولکولی از هر دو پیوند هیدروژنی بین مولکولی ضعیفتر است. این تغییرات بر مبنای اختلاف الکترونگاتیویته اتم های درگیر در پیوند هیدروژنی، رزونانس گروه کربونیل با حلقه، قدرت اسیدی و بازی بالای هیدروژن فلوئورید و آمونیاک توجیه می شوند.

در سال های اخیر سنتز ترکیبات آلی با استفاده از نانو کاتالیزگرها رشد چشمگیری یافته است. در این میان، نانوکاتالیزگرهای با خاصیت مغناطیسی دارای اهمیت ویژه ای به سبب سهولت در جداسازی و قابلیت استفاده ی مجدد در واکنش ها هستند. این مزیت مهم نوید بخش ورود چنین کاربردی به حیطه-ی صنعت می باشد. این پژوهش، شامل دو فرایند شیمیایی است. واکنش اول شامل تراکم 4-هیدروکسی کومارین و مشتقات آروماتیک و آلیفاتیک آلدهید به نسبت 1:2 به منظور تشکیل برخی مشتقات بیس(4-هیدروکسی کومارین-3-ایل) متان هاست . این ترکیبات ارزشمند دارای فعالیت های بیولوژیکی فراوانی مانند ضد انعقاد خون، ضدایدز و ضد قارچ هستند. واکنش دوم دربرگیرنده ی سنتز دسته ای از مشتقات پیرانو[2،3-c]پیرازول در نتیجه ی واکنش چهارجزئی اتیل استو استات، هیدرازین-هیدرات ، مالونونیتریل و مشتقات آروماتیک آلدهید در آب می باشد. پیرانوپیرازول ها به عنوان حدواسط-های سنتزی در شیمی دارویی کاربرد گسترده ای دارند. خواصی مانند ضد سرطان، ضدتومور، ضد میکروب و حشره کشی از جمله ویژگی های این محصولات است. استفاده از محیط آبی و نانوکاتالیزگر غیر سمی، این دو فرایند را در زمره ی واکنش های دوست دار محیط زیست قرار می دهد. زمان و راندمان مطلوب، جداسازی آسان نانوکاتالیزگر مغناطیسی و قابلیت استفاده ی مجدد از آن در واکنش های بعدی از مزایای دیگر این روش هاست.

o-گلیکوپروتئین2-استامینو-2-دی اکسی-?-d-گلوکوپیرانوزیداز (o-glcnacase) مسئول هیدرولیز باقیمانده های ?-n-استیل گلوکوزامین (o-glcnac) از باقیمانده های سرین یا ترئونین پروتئین نوکلئوسیتوپلاسمیک است. در این مطالعه مکانیسم کاتالیزوری آنـزیم o-glcnacase با استفاده از نظریه تابعی چگالی (dft) در سطح b3lyp و سری پایه **6.311g مطالعه و بررسی شد. همچنین اثرات جانشینی فلوئور روی گروه 2-استامیدوی سوبسترا در مکانیسم کاتالیزوری آنزیم o-glcnacase بررسی شد. مکانیزم پیشنهادی برای این آنزیم کاتالیز کمک-سوبسترا می باشد، که دو اسید آمینه ی آسپارتات نقش کاتالیزوری کلیدی در آنزیم o-glcnacase را ایفا می کنند. نتایج محاسبات تغییر شکل سوبسترا در طول هیدرولیز آنزیمی گلیکوزید را نشان می دهد، و سپس تشکیل حدواسط اکسازولین در مسیر واکنش آنزیم o-glcnacase در مکانیسم دومرحلهای اتفاق می افتد. در مرحله ی اول مکانیسم کاتالیزوری، asp174 گروه 2-استامیدو را قطبی می کند در نتیجه به عنوان نوکلئوفیل کاتالیزوری برای تشکیل حدواسط اکسازولین رفتار می کند. در مرحله ی بعدی، asp175 به عنوان یک باز عمومی برای ترویج حمله ی یک مولکول آب برای تولید محصول بتا همی استال عمل می کند. این مسیر واکنش دو حالت گذار (ts1,ts2) و یک حد واسط (int) را شامل می شود. انرژی آزاد فعالسازی محاسبه شده، برای ts1 و ts2 پیشنهاد می کند که مرحله ی اول می تواند مرحله ی محدود کننده ی سرعت فرآیند باشد. برطبق توابع ترمودینامیکی محاسبه شده، h?reaction? و g?reaction? این مکانیسم از نظر ترمودینامیکی مطلوب است. در همه ی محاسبات اثرات حلال با استفاده از مدل پیوستار قطبش پذیر (pcm) در نظر گرفته شده است.

رایج ترین و مهم ترین مکانیزم دفاعی باکتریایی نسبت به آنتی بیوتیک های بتالاکتام، به عنوان داروهای ضد عفونت های باکتریایی، تولید آنزیم های بتالاکتاماز است که توسط بعضی از باکتری ها تولید می شوند. آنزیم های بتالاکتاماز، این داروها را از طریق هیدرولیز و شکست حلقه 4-عضوی پیوند بتالاکتام، طی مسیری که شامل دو مرحله، حمله نوکلئوفیلی و پروتونه شدن می باشد، غیرفعال می کنند. طی این واکنش یون های فلزی نقش مهمی را در فرآیند کاتالیستی ایفا می کنند. البته با وجود آزمایش های متعدد بلورنگاری و دردسترس بودن ساختارها، هنوز مکانیزم عمل این آنزیم ها نامشخص و بازدارنده مناسب برای آنها گزارش نشده است. نظریه تابعی چگالی (dft) با استفاده از روش b3lyp و سری های پایه 6-31g،6-31g* و 6-311g**، برای محاسبه جزئیات ساختار الکترونی و انرژی الکترونی واکنش کاتالیستی، بخش فعال آنزیم ccra از خانواده آنزیم های متالوبتالاکتاماز (m?ls) که جزء دسته b از آنزیم های بتالاکتاماز هستند و دو بازدارنده پنی سیلین و سفالکسین از آنتی بیوتیک های بتالاکتام و کمپلکس های تشکیل شده شامل es، ets1 ، int1، int2، ets2 و ep به ترتیب، به کار گرفته شده است. همچنین توابع ترمودینامیکی نظیر، آنتالپی استاندارد (?h? )، آنتروپی استاندارد (?s? ) و انرژی آزاد گیبس استاندارد (?g? ) واکنش، برایets1 ، ets2 و برای کل واکنش، در دماهای c° 25، c° 31، c° 37 و c°40 و فشار 1 اتمسفر، بررسی شد. در همه محاسبات اثر حلال با روش pcm برای حلال های آب، اتانول، محیط پروتئینی، نیترومتان و تترا کلرید کربن در نظر گرفته شده است. در نهایت این واکنش برای هر دو بازدارنده مذکور، طی یک فرآیند گرمازا و خود به خودی، به پایداری می رسد و مرحله اول مکانیزم واکنش، یعنی حمله نوکلئوفیلی به گروه کربونیل آنتی بیوتیک بتالاکتام، مرحله تعیین کننده سرعت است.

کربونیک آنهیدراز یک آنزیم فلزدار حاوی روی است که یکی از مهمترین واکنش های فیزیولوژیکی، واکنش برگشت پذیر تبدیل دی اکسیدکربن به یون بیکربنات را در تمامی بافت ها کاتالیز می کند. در این کار پژوهشی، واکنش فعالسازی ایزومر ii آنزیم کربونیک آنهیدراز با آمین ها، آمینواسیدها و مشتقات آنها به عنوان فعال کننده با محاسبات مکانیک کوانتومی مطالعه شده است. نظریه تابعی چگالی در سطح b3lyp و با توابع پایه 6-31g و 6-31g* برای محاسبه جزئیات ساختار الکترونی و انرژی الکترونی فرم های فعال و غیرفعال مرکز فعال ایزومر ii آنزیم کربونیک آنهیدراز بکار گرفته شد. دو فعال کننده مهم زیستی این آنزیم شامل هیستامین و هیستیدین است که کمپلکس های بین این فعال کننده ها و مرکز فعال آنزیم مطابق با ساختار کریستالی به طور کامل مطالعه شد. همچنین کلیه توابع ترمودینامیکی شامل ?h°، ?g°و s°? برای واکنش کلی و برای تشکیل کمپلکس بین این دو فعال کننده و آنزیم، محاسبه گردید. نتایج حاصل نشان می دهد که قسمت پروتون پذیر مولکول های فعال کننده مانند هیستامین و هیستیدین در انتقال پروتون از مولکول آب متصل به فلز روی برای تشکیل گونه های فعال کاتالیستی آنزیم، روی-هیدروکسید، شرکت می کند تا سیکل کاتالیزوری از سر گرفته شود. در تمامی محاسبات اثرات حلال، برای حلال آب و با روش pcm انجام شده است.

تعیین غلظت بیلی روبین در سرم خون، به عنوان یکی از رنگدانه های کبد، از اهمیت به سزایی برخوردار است. غلظت پایین تر و بالاتر از حد طبیعی این رنگدانه، نشان دهنده ی نوعی اختلال و بیماری می باشد که می تواند منجر به مرگ نیز شود. در این کار پژوهشی، توابع ترمودینامیکی مربوط به تولید سه ایزومر بیلی روبین از مولکول بیلی وردین طبیعی، از قبیل آنتالپی استاندارد تشکیل ( (?hf0، آنتروپی استاندارد تشکیل( (?sf0و انرژی استاندارد آزاد گیبس تشکیل ((?gf0، به روش نظریه تابعی چگالی (dft) و در سطح محاسباتی b3lyp/6-31g* محاسبه شد. نتایج محاسبات نشان دهنده ی پایدارتر بودن ایزومر ?-بیلی روبین نسبت به سایر ایزومر ها می باشد که با اطلاعات حاصل از محاسبات نیمه تجربی پیشین نیز هم خوانی دارد. کمپلکس پلی- 5 و2 - 5 و"2-ترشیوفن- 3-کربوکسیلیک اسید و منگنز((ii یک بیوسنسور کارآمد برای ردیابی بیلی روبین در نمونه خون انسان است، اما از نحوه ی برهم کنش این بیوسنسور با مولکول بیلی روبین اطلاعاتی در دست نیست. برهم کنش بیلی روبین با این بیوسنسور، شبیه سازی گردیده و کمپلکس های حاصل، در سطح محاسباتی b3lyp/6-31g* به صورت کامل و بدون اعمال هیچ گونه شرایط تقارنی اولیه بهینه شد. نتایج محاسبات نشان دهنده ی پایدارتر بودن برهم کنش فرم ? با بیوسنسور می باشد. در این برهم کنش هریک از یون های منگنز(ii) ، در یک تقارن شبه چهاروجهی، با یک مولکول ?-بیلی روبین با استوکیومتری (2:2)، برهم کنش می دهد.

روش b3lyp و ub3lyp با توابع پایه ی 6-311++g** برای بهینه سازی کرایزین و رادیکال های تشکیل شده از آن استفاده شده است. تحلیل مقادیر آنتالپی تفکیک پیوند (bde) برای همه ی موقعیت های oh کرایزین در فاز گازی ودر حلال به وضوح نشان می دهد که oh موقعیت هفت اهمیت بالایی در فعالیت آنتی اکسیدانی کرایزین دارد. همچنین همه ی توابع ترمودینامیکی نظیر h°? ، s°? و g°? در دمایc° 25و فشار یک اتمسفر محاسبه شدند. کرایزین به عنوان یک ترکیب لیپوفیلیک حلالیت پایینی در آب دارد. ? سیکلودکسترین یکی ازحامل های داروی مهم برای افزایش حلالیت دارو است. بنابراین به منظور افزایش دسترسی زیستی سلول های بدن به این آنتی اکسیدان، کمپلکس تجمعی بین کرایزین و ? سیکلودکسترین مطالعه شده است. ایجاد کمپلکس میزبان-میهمان بین کرایزین و ? سیکلودکسترین با سه روش am1، hf/3-21g و b3lyp/6-31g مورد بررسی قرار گرفت. برای تایید نتایج ، محاسبه ی تک نقطه ای انرژی در سطح محاسباتی b3lyp/6-311++g** اجرا گردید. به جز روش am1همه ی روش های به کار برده شده نشان می دهد که حلقه ی b از کرایزین تمایل دارد به دهانه ی بزرگ ? سیکلودکسترین وارد شود. بنابر این روش am1 روش مناسبی برای بررسی برهم کنش های هیدروژنی نیست

در این پژوهش، به مطالعه ی ترکیبات استخلاف شده ی 1و2- اتان، شامل مولکول اتیلن دی آمین و ترکیبات 2-آمینو اتانول (ae) و اتیلن گلیکول(eg) ، پرداخته شده است. محاسبات نظری برای این مولکول ها با دو سطح b3lyp و mp2 با توابع پایه 6-31g* و 6-311++g** انجام شده است. نخست، با بهینه کردن ترکیب اتیلن دی آمین ساختار پایدار آن را بدست آورده و سپس نتایج بدست آمده از محاسبات ثانویه ی فرکانس ارتعاشی و طیف 1h nmr مولکول مورد نظر و دوتره شده ی آن، مورد بحث قرار گرفته است. در ادامه، ساختارهای پایدار ترکیبات 2-آمینو اتانول و اتیلن گلیکول تعیین شده اند. سپس همزمان با ترکیب اتیلن دی آمین، با انجام آنالیز nbo، بار خالص بر روی هر اتم، مرتبه پیوند، اثرات برهم کنشهای فضایی اتم ها بر یکدیگر و اثرات غیر مستقر بودن در هر سه مولکول بدست آمده است. با مقایسه قدرت پیوند هیدروژنی درون مولکولی در سه مولکول یاد شده، ترتیب افزایش قدرت پیوند هیدروژنی بدینگونه بدست می آید: ae > eg > ed.

در این پروژه، روش ساده و عملی جهت تعیین فرکانس تونل زنی پروتون در 2-آمینو-?-ایمینو?2?پنتن معرفی شده است. بدین منظور، تابع سطح انرژی پتانسیل دو بعدی، که شیوه ی کششی و خمشی درون صفحه ای nh را جفت می کند، برای ساختار هندسی ثابت در سطوح پایه ی b3lyp/6-31g**،b3lyp/6-311++g** ، b3lyp/cc-pvdz، b3lyp/cc-pvtz، mp2/6-31g** و mp2/6-311++g** محاسبه شده است. جهت محاسبه ی شکاف تونل زنی، فرکانس های کششی و خمشی درون صفحه ای nh، توابع پتانسیل حاصل در یک پتانسیل دو مینیممی دو بعدی متقارن گنجانیده و سپس ماتریس و هامیلتونی حاصل، قطبی شده است. شکاف تونل زنی، برای گونه های نرمال و دوتره ی ترکیب 2-آمینو-?-ایمینو-2-پنتن به ترتیب cm-1 7/2 و cm-1 1/0 به دست آمده است. ارتفاع سد انتقال پروتون برای سیستم پیوند هیدروژنی این ترکیب kj?mol 1/33 تخمین زده شده است

پلیمرهای کئوردیناسیونی درسال های اخیر توجه زیادی را نه تنها به دلیل معماری جذاب و انواع توپولوژی ها، بلکه به عنوان مواد کاربردی با توجه به پتانسیل های کاربردی آن ها جلب نموده اند. چهارچوب های فلزی-آلی (mofs) به عنوان زیر مجموعه ای از پلیمرهای کئوردیناسیونی با تخلخل بالا، حفره های یکنواخت و با اندازه ی معین حفره به عنوان کاتالیزگر جامد مور توجه می باشند. با توجه به مسأله انرژی و اهمیت سوخت های جایگزین پاک، فعالیت کاتالیزگری انواع چهارچوب های فلزی-آلی (zn-mofs) مانند zn(c8h4o4)(c3h7no)،mof-2 [zn(4,4´-bipy)(aco)2]n ، [znmg(btc)(h2o)4](no3) و zn-btc برای تولید بیودیزل را بررسی شد. در میان آن هاکاتالیزگر[zn(4,4´-bipy)(aco)2]n بالاترین فعالیت کاتالیزگری را در تبادل استری روغن سویا با متانول نشان داد. تاثیر پارامتر های واکنش بر راندمان اسیدچرب متیل استر (بیودیزل) شامل دما، زمان، مقدار متانول به روغن و مقدار کاتالیزگر بررسی گردید. راندمان به دست آمده ی بالاتر از 98% در مدت 2 ساعت در حضور کاتالیزگر [zn(4,4´-bipy)(aco)2]n امیدوارکننده است. در بخش دیگر با توجه به اهمیت فرآیند کاتالیزگری اکسایش، cumo-mof با استفاده از کلرید مس دو آبه، h3pmo12o40.29h2o، 4،4- بی پیریدین و 2،2- بی پیریدین تحت شرایط هیدروترمال تهیه شد. فعالیت کاتالیزگری cumo-mof تهیه شده در اکسایش آلکان ها و آلکن های مختلف مانند فلورن، آدامنتان، دی فنیل متان، دی فنیل اتیلن، ترانس استیلبن، نوربورنن، استایرن، سیکوهگزان، سیکلواکتان درحلال استونیتریل مورد مطالعه قرار گرفت. کاتالیزگر فعالیت و انتخاب پذیری متوسط تا عالی با ترتیب 100- 58درصد و 100-53 درصد نشان داد.تاثیر پارامترهای دیگر مانند حلال، زمان واکنش و مقدار کاتالیزگر نیز مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده ی رفتار کاتالیزگری، بدون هیچ واجذب ویا تجزیه شدن در طول دوره مطالعه واکنش، ماهیت ناهمگن بودن کاتالیزگر را تایید می کند.

هموگلوبین (feiii) محصول اکسایش خودبخودی هموگلوبین (feii) است.در این حالت هموگلوبین قادر به انتقال اکسیژن نمی باشد. اسید آسکوربیک (ویتامین c) یکی از مهم ترین آنتی اکسیدان ها است.در این تحقیق برهمکنش های مختلفی از اسید آسکوربیک و رادیکال های مرتبط با آن با جایگاه فعال "هم " مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج محاسبات نشان می دهد که مولکول اسید آسکوربیک و رادیکال های مرتبط با آن با جایگاه فعال "هم واکنش داده و آهن (iii)به آهن (ii) کاهش می دهد.بنابراین مولکول اسید آسکوربیک نقش حفاظتی را در مقابل تخریب هموگلوبین ایفا می کند.