Методи за изчисляване на свободна енергия чрез молекулно моделиране: теория и приложения

Цветан Захариев, Анела Иванова*

Факултет по химия и фармация, Софийски университет “Св. Кл. Охридски”, бул. Дж. Баучер № 1, 1164 София, България

Резюме: Настоящият обзор има за цел да запознае читателите с методите, използвани при оценяването на свободна енергия с помощта на молекулни симулации. В рамките на изложението са разгледани теоретичните основи в тази област от теоретичната химия и физика. Дискутирани са техните главни предимства и недостатъци, както и източниците на грешки при оценките на термодинамичните потенциали с помощта на всеки от дефинираните подходи. Посочени са стратегиите, които позволяват оптимално оползотворяване на получените в рамките на молекулните симулации данни. Всяка от основните секции съдържа разработени примери за решаването на конкретна физикохимична задача с помощта на посочените по-горе алгоритми. В края са обобщени трите основни пункта, на които трябва да се обърне особено внимание при изчисляването на свободна енергия. Текстът може да бъде използван от химици, физици и биолози, които се опират на молекулни симулации в своите изследвания, включващи оценки на изменението в свободната енергия при протичане на различни процеси.

 Графично резюме

 GA_AIvanova

pdfBulg. J. Chem. 4 (2015) in press 

Ключови думи

, , , , , ,

Екометрична експертиза на качеството на водите в градския сектор на река Банщица

Михаела Йерусалимова1, Павлина Симеонова1*, Васил Ловчинов1, Антон Сотиров2

1 Лаборатория по физика на околната среда, Институт по физика на твърдото тяло “Акад. Г. Наджаков”, БАН, 1784 София,  Цариградско шосе 72, България; 2 Институт по минералогия и кристалография “Акад. И. Костов”, БАН, 1113 София, Акад. Г. Бончев , блок 107, България

Резюме: Целта на настоящото изследване е да демонстрира способността на екометричната експертиза при оценка на качеството на речни води. Чрез използване на кластерен анализ и анализ на главни компоненти за интерпретация на мониторингови данни от градския сектор на течението на река Банщица е показано, че поне четири основни антропогенни източници на замърсяване са отговорни за качеството на водите през летния сезон: незаконни сметища, строителни материали, повишена киселинност и изпускане на отпадни води в реката. За всеки от източниците е намерен специфичен маркер.

pdfBulg. J. Chem. 4 (2015) in press

Ключови думи

, ,

Интерпретация на аерозолни проби чрез кластерен анализ

Павлина Симеонова1, Данаил Симеонов2, Любомир Спасов3, Васил Симеонов4,*

1 Лаборатория по физика на околната среда, Институт по физика на твърдото тяло „Акад. Г. Наджаков”, БАН, Цариградско шосе 72, 1784 София, България; 2 Институт по обща и неорганична химия, БАН, Акад. Г. Бончев, Бл. 11, 1113 София, България; 3 Институт по катализ, БАН, Акад. Г. Бончев, Бл. 11, 1113 София, България; 4 Лаборатория по хемометрия и екометрия, Факултет по химия и фармация, Софийски Университет „Св. Кл. Охридски”, 1164 София, Д. Баучер 1, България

РезюмеДвадесет и шест набора от данни за разделени по размер аерозолни проби, събрани с колектор на Бернер от градска пробовземателна станция в град Солун, Гърция за периода февруари – юли 2007 г. са обект на изследването.  Пробите са анализирани за водоразтворими неорганични компоненти (Cl, NO3 SO42-, NH4+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+) и общ органичен въглерод (TOC). Десетте анализирани фракции (диаметър на частиците между 0.03-16 μm) са разделени условно на четири категории: наночастици (от по-малки от 0.03 μm до 0.06 μm); ултрафини частици (0.06-0.50 μm); фини частици (1-4 μm) и груби частици (8-16 μm). Осъществен е кластерен анализ на данните с цел разкриване на специфичната структура на данните. Идентифицирани са възможни източници на атмосферно замърсяване за откриване на образци на подобие между различните аерозолни фракции. Бе проверено дали периодът на пробовземане е от значение за структурата на данните. Бе намерено, че отговорни за структурата на данните са няколко фактора, независимо от размера на аерозола – минерален (почвен) прах, морски аерозоли, вторични емисии, горивни източници и индустриално влияние. Сезонното разделяне не се оказва специфично.

pdfBulg. J. Chem. 4 (2015) in press 

Ключови думи

, ,

Изследване на тоталните отрови на представители от семейство Viperidae – Vipera ammodytes ammodytes и Vipera ammodytes meridionalis

Веселин Василев1, Силвия Стойкова2,3, Яна Горанова3,4, Васил Атанасов2,3

1 Факултет по ветеринарна медицина, Лесотехнически университет, бул. “Климент Охридски” № 10, 1756 София, България; 2 Факултет по химия и фармация, Софийски университет „Св. Климент Охридски“, бул. “Джеймс Баучер” № 1, 1164 София, България; 3 Военномедицинска академия, Катедра Медицина на бедствените ситуации и токсикология, ул. “Св. Георги Софийски” № 3, 1606 София, България; 4 Самостоятелна медико-диагностична лаборатория „Рамус“ ООД, ул. “Ангиста” № 2-4, 1527 София, България

РезюмеЗмийските отрови представляват огромен и разнообразен източник на биологично активни компоненти. Те притежават качества със значима фармакологична и физиологична стойност. Уникално свойство на отровите е да взаимодействат с прицелен обект в живия организъм, което води до определен фармакологичен и токсичен ефект. По тези причини днес компонентите на много и различни видове отровни животни са подложени на разширено проучване по отношение на техния състав и свойства. Настоящoто изследване цели охарактеризиране на тоталните отрови (респ. съответната токсичност) от подвидовете Vipera ammodytes meridionalis и Vipera ammodytes ammodytes, като се направи сравнение между тях и техните биологични активности (хемолитична и коагулантна) върху кръв на различни селскостопански животни (кози, овце, крави и магарета), което е от значение за ветеринарномедицинската токсикология.

Графично резюме

GAStoykova-online

pdf

Bulg. J. Chem. 4 (2015) in press 

Ключови думи

, ,

Аналитични трудности и инструментални решения при определяне на фталати

Валентина Христова-Багдасарян*, Жулиета Тишкова

Национален център по обществено здраве и анализи, Дирекция „Обществено здраве и здравен риск“, бул. „Академик Иван Ев. Гешов“ №15, 1431 гр. София, България

РезюмеЕстерите на 1,2-бензолдикарбоновата киселина, често означавани като фталати, образуват група от съединения, които се добавят към полимерите главно като пластификатори, но имат и многобройни други области на приложение (лепила, бои, филми, медицина, козметика). Годишното производство на фталати се оценява от Световната здравна организация на близо 8,0 милиона тона. Фталатите не са химически свързани с крайните продукти, към които са добавени и се освобождават в околната среда с течение на времето. При проучвания върху животни, фталатите са били определени като ендокринни разрушители, предизвикващи редица симптоми с общо название „фталатен синдром“, най-вече заради тяхното въздействие върху мъжката репродуктивна система. През последните 20 години е налице нарастваща загриженост за широкото разпространение и токсичността на тези съединения. Диалкилфталатите се анализират директно чрез капилярна газова хроматография, докато моноестерите предварително се дериватизират. Моноестерите на фталовата киселина се анализират добре и с течна хроматография. Мас-спектралната идентификация е от съществено значение във всички анализи на фталати.

Основният проблем при анализа на фталати е свързан с повсеместното им разпространение, което може да замърси провеждания анализ и да доведе до фалшиви положителни или по-високи от реалните резултати. Рискът от замърсяване присъства в цялата аналитична схема, което изисква фокусиране на вниманието върху всички възможни източници на замърсяване и прилагане на ефикасни съвременни техники за максималното им отстраняване.

Графично резюме

GA-online

pdf

Bulg. J. Chem. 4 (2015) in press 

Ключови думи

, , ,

Комбиниран изчислителен протокол за пресмятане на ЯМР химични отмествания на аминокиселини

Гергана Гочева, Анела Иванова*

Факултет по химия и фармация, Софийски университет “Св. Кл. Охридски”, бул. Дж. Баучер № 1, 1164 София, България 

Резюме: ЯМР спектроскопията предоставя важна информация за различни химични съединения. С помощта на 1H и 13C ЯМР химични отмествания може да се определя структурата им. Тази техника е особено важна за пептидната химия – помага за идентифициране на свързването на аминокиселините в протеините, за изследване на динамиката на техни химични реакции и др. Удачен подход за подпомагане на интерпретацията на експерименталните ЯМР спектри е пресъздаването им с помощта на квантовохимични изчисления. За целта е необходимо да се разработи подходяща методика както за коректно възпроизвеждане на експерименталните спектри, така и за самостоятелното използване на изчисленията като източник на данни в дадено изследване. Конкретната цел на настоящата работа е да се изчислят 1H и 13C ЯМР химичните отмествания на набор от природни аминокиселини, като се определят факторите, от които зависят. Използвана е комбинация от квантови (DFT) и класически (молекулна механика) методи. Отчетено е влиянието на пространствената структура, наличието на разтворител, параметрите на силовото поле и разпределението на електронната плътност. Установено е, че пресметнатите стойности зависят силно от коректното моделиране на условията на експеримента (конформационно осредняване, цвитерйонна форма) и по-малко се изменят при вариране на молекулно-механичните параметри. Експерименталните ЯМР химични отмествания на всички аминокиселини са възпроизведени със задоволителна точност, сравнима и с тази на други теоретични подходи.

Графично резюме

GA1410

pdf

Bulg. J. Chem. 4 (2015) in press 

Ключови думи

, , ,