Квантово-хімічні властивості диклофенаку
Диклофенак натрію – нестероїдний протизапальний засіб, який широко використовується в медичній практиці. Вивчено квантово-хімічні властивості молекули диклофенаку. Оптимізацію геометрії молекули проведено методом РМ3 із використанням алгоритму Полака–Райбера. Визначено заряди атомів, загальний дипо...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2016
|
| Назва видання: | Доповіді НАН України |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/125858 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Квантово-хімічні властивості диклофенаку / Г.О. Сирова, І.С. Чекман, О.Л. Левашова, С.М. Козуб // Доповіді Національної академії наук України. — 2016. — № 9. — С. 94-98. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-125858 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1258582017-11-07T03:02:54Z Квантово-хімічні властивості диклофенаку Сирова, Г.О. Чекман, І.С. Левашова, О.Л. Козуб, С.М. Хімія Диклофенак натрію – нестероїдний протизапальний засіб, який широко використовується в медичній практиці. Вивчено квантово-хімічні властивості молекули диклофенаку. Оптимізацію геометрії молекули проведено методом РМ3 із використанням алгоритму Полака–Райбера. Визначено заряди атомів, загальний дипольний момент молекули, характеристики молекулярних орбіталей. Негативний електростатичний потенціал диклофенаку міститься на атомах оксигену та нітрогену. За енергетичними характеристиками ВЗМО і НВМО диклофенак є м'яким реагентом. Встановлені квантово-хімічні властивості диклофенаку можуть бути основою молекулярних механізмів його фармакологічної дії. Диклофенак натрия – нестероидное противовоспалительное средство, которое широко применяется в медицинской практике. Изучены квантово-химические свойства молекулы диклофенака. Оптимизация геометрии молекулы проведена методом РМ3 с использованием алгоритма Полака – Райбера. Определены заряды атомов, общий дипольный момент молекулы, характеристики молекулярных орбиталей. Негативный электростатический потенциал диклофенака находится на атомах оксигена и нитрогена. В соответствии с энергетическими характеристиками ВЗМО и НВМО диклофенак является мягким реагентом. Установленные квантово-химические свойства диклофенака могут быть основой молекулярных механизмов его фармакологической активности. Diclofenac sodium is a nonsteroidal antiinflammatory drug, which is widely used in medical practice. The studies of quantum-chemical properties of diclofenac are carried out. An optimization of the molecular geometry is made by the means of the PM3 method and Polak – Ribiere algorithm. The atomic charges, total dipole moment of the molecule, and characteristics of molecular orbitals are determined. The negative electrostatic potential of diclofenac is on oxygen and nitrogen atoms. Diclofenac is a soft reagent according to the HOMO-LUMO gap. The established quantum-chemical properties of diclofenac may become a basis of its molecular mechanisms of pharmacological action. 2016 Article Квантово-хімічні властивості диклофенаку / Г.О. Сирова, І.С. Чекман, О.Л. Левашова, С.М. Козуб // Доповіді Національної академії наук України. — 2016. — № 9. — С. 94-98. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2016.09.094 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/125858 615.011:615.212:615.276 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Хімія Хімія |
| spellingShingle |
Хімія Хімія Сирова, Г.О. Чекман, І.С. Левашова, О.Л. Козуб, С.М. Квантово-хімічні властивості диклофенаку Доповіді НАН України |
| description |
Диклофенак натрію – нестероїдний протизапальний засіб, який широко використовується в медичній практиці. Вивчено квантово-хімічні властивості молекули диклофенаку.
Оптимізацію геометрії молекули проведено методом РМ3 із використанням алгоритму Полака–Райбера. Визначено заряди атомів, загальний дипольний момент молекули,
характеристики молекулярних орбіталей. Негативний електростатичний потенціал
диклофенаку міститься на атомах оксигену та нітрогену. За енергетичними характеристиками ВЗМО і НВМО диклофенак є м'яким реагентом. Встановлені квантово-хімічні властивості диклофенаку можуть бути основою молекулярних механізмів його фармакологічної дії. |
| format |
Article |
| author |
Сирова, Г.О. Чекман, І.С. Левашова, О.Л. Козуб, С.М. |
| author_facet |
Сирова, Г.О. Чекман, І.С. Левашова, О.Л. Козуб, С.М. |
| author_sort |
Сирова, Г.О. |
| title |
Квантово-хімічні властивості диклофенаку |
| title_short |
Квантово-хімічні властивості диклофенаку |
| title_full |
Квантово-хімічні властивості диклофенаку |
| title_fullStr |
Квантово-хімічні властивості диклофенаку |
| title_full_unstemmed |
Квантово-хімічні властивості диклофенаку |
| title_sort |
квантово-хімічні властивості диклофенаку |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2016 |
| topic_facet |
Хімія |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/125858 |
| citation_txt |
Квантово-хімічні властивості диклофенаку / Г.О. Сирова, І.С. Чекман, О.Л. Левашова, С.М. Козуб // Доповіді Національної академії наук України. — 2016. — № 9. — С. 94-98. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT sirovago kvantovohímíčnívlastivostídiklofenaku AT čekmanís kvantovohímíčnívlastivostídiklofenaku AT levašovaol kvantovohímíčnívlastivostídiklofenaku AT kozubsm kvantovohímíčnívlastivostídiklofenaku |
| first_indexed |
2025-07-09T03:53:23Z |
| last_indexed |
2025-07-09T03:53:23Z |
| _version_ |
1837139971741319168 |
| fulltext |
94 ISSN 1025-6415 Dopov. Nac. acad. nauk Ukr., 2016, № 9
9 2016
ОПОВІДІ
НАЦІОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМІЇ НАУК
УКРАЇНИ
http://dx.doi.org/10.15407/dopovidi2016.09.094
© Г. о. сирова, І. с. чекман, о. л. левашова, с .м. козуб, 2016
ХІМІЯ
Удк 615.011:615.212:615.276
Г. О. Сирова1, член-кореспондент НАН України І. С. Чекман2,
О. Л. Левашова1, С .М. Козуб1
1харківський національний медичний університет
2Національний медичний університет ім. о. о. Богомольця, київ
E-mail: medchem1@rambler.ru
Квантово-хімічні властивості дикло фенаку
Диклофенак натрію – нестероїдний протизапальний засіб, який широко використовуєть-
ся в медичній практиці. Вивчено квантово-хімічні властивості молекули диклофенаку.
Оптимізацію геометрії молекули проведено методом РМ3 із використанням алгорит-
му Полака–Райбера. Визначено заряди атомів, загальний дипольний момент молекули,
характеристики молекулярних орбіталей. Негативний електростатичний потен ціал
диклофенаку міститься на атомах оксигену та нітрогену. За енергетичними харак-
теристиками ВЗМО і НВМО диклофенак є м’яким реагентом. Встановлені квантово-
хімічні властивості диклофенаку можуть бути основою молекулярних механізмів його
фармакологічної дії.
Ключові слова: диклофенак натрію, просторова структура, квантово-хімічні властивості.
На основі аналізу квантово-хімічних властивостей молекул лікарських препаратів мож-
на пояснити молекулярний механізм їх фармакологічної дії. Нестероїдні протизапальні
засоби (НПЗЗ) є препаратами, що найчастіше застосовуються у світовій медичній практи-
ці для зняття больового синдрому, лихоманки та лікування запалення [1, 2].
У попередніх дослідженнях було вивчено квантово-хімічні властивості молекул таких
НПЗЗ: парацетамолу, ібупрофену, анальбену (2,4-дихлорбензойної кислоти) [3–5]. дикло-
фенак натрію посідає особливе місце серед НПЗЗ [6, 7]. він належить до найбільш сильних
препаратів даного типу, дія якого заснована на інгібуванні активності циклооксигенази 1 і 2
(цоГ1 і цоГ2) та зменшенні продукування простагландинів (PgF2alfa, PgF2) у тканинах.
95ISSN 1025-6415 Доп. НАН України, 2016, № 9
диклофенак натрію та його метаболіти виводяться як із сечею, так і з жовчю [8, 9]. однак,
незважаючи на широке застосування, дані про квантово-хімічні властивості та просторову
структуру диклофенаку в науковій літературі відсутні.
тому ми ставили за мету проведення квантово-хімічних досліджень молекули дикло-
фенаку.
Матеріали та методи. квантово-хімічні властивості молекули диклофенаку дослід-
жували методом молекулярної механіки мм+ та напівемпіричним методом рм3 [10–14].
Усі розрахунки проводили з використанням алгоритму Полака–райбера (Polak–Ribiere
conjugate gradient algorithm). У ході дослідження визначали такі параметри: відстані між
атомами (Е), значення кутів між зв'язками (град), заряди на атомах (ат. од./ев), роз-
поділ електронної густини зовнішніх валентних електронів, загальну енергію напруги
(ккал/моль), енергію зв'язування (ккал/моль), електронну енергію (ккал/моль), енергію
між'ядерної взаємодії (ккал/моль), теплоту утворення (ккал/моль), локалізацію та енер-
гію вищої зайнятої (вЗмо) і нижчої вакантної (Нвмо) молекулярних орбіталей (ев),
абсолютну жорсткість ( , ев) [15]. Абсолютну жорсткість молекули диклофенаку розра-
ховували за формулою:
Результати та обговорення. За хімічною будовою диклофенак являє собою похідне
фенілоцтової кислоти. модель молекули диклофенаку, яка розрахована на підставі гео-
метричної оптимізації, та нумерацію атомів у молекулі, прийняту в розрахунках квантово-
хімічних параметрів, наведено на рис. 1 (див. вклейку).
Згідно з результатами розрахунку зарядів на атомах молекули диклофенаку (рис. 2,
див. вклейку), найбільша електронна густина локалізована на атомах оксигену (-0,464;
-0,363 ат. од.), нітрогену (-0,131 ат. од.) і карбону с2, с6, с10 і с14 (-0,215, -0,217, -0,386
і -0,792 ат. од. відповідно). Атоми карбону мають надлишок електронної густини в межах
від -0,386 до 0,218 ат. од. Найбільший дефіцит електронної густини спостерігається на ато-
мах карбону, безпосередньо зв'язаних з атомами хлору та нітрогену (0,126; 0,218 ат. од.).
Позитивний заряд також мають атоми гідрогену (від 0,253 до 0,131 ат. од.).
відомо, що загальний розподіл всіх зарядів у просторі становить диполь. дипольний
момент – це векторна величина, що характеризує несиметричність розподілу зарядів
у електронейтральній системі. оскільки дипольний момент молекули кількісно відобра-
жає статичну поляризацію частинки, його величина є мірою, яка визначає активність
хімічної взаємодії. дипольний момент молекули відповідає сумі дипольних моментів окре-
мих хімічних зв'язків і спрямований від центру негативних зарядів до центру позитивних
зарядів. Загальний дипольний момент молекули диклофенаку дорівнює 8,1578 д. відстані
по осях становлять: Х = -1,989 д, Y = -7,952 д, Z = 2,832 д.
На рис. 3 (див. вклейку) показано розподіл електронної густини зовнішніх валентних
електронів у моле кулі диклофенаку. Найбільша електронна густина спостерігається біля
96 ISSN 1025-6415 Dopov. Nac. acad. nauk Ukr., 2016, № 9
атомів оксигену, нітрогену та на атомах карбону с2, с6, с10, с14. Найбільша електронна
густина на електронегативному атомі нітрогену, а також на с2, с4, с10, с14. с4 (+0,218)
є потенційним електрофілом і може реагувати з нуклеофільними реагентами. Атоми
гідрогену, які безпо середньо зв'язані з оксигеном та нітрогеном, здатні утворювати вод-
неві зв'язки з електро нейтральними атомами інших молекул (наприклад, з оксигеном або
нітрогеном амінокислот у місці зв'язування з рецепторами).
реакційна здатність молекули характеризується значеннями енергій і локалізацією вЗмо
і Нвмо (теорія H. Fukui) [15]. Значення енергій граничних орбіталей диклофенаку наве-
дено в табл. 1, а їх локалізацію – на рис. 4 (див. вклейку).
енергія вЗмо характеризує взаємодію молекули з електроноакцепторами, а енергія
Нвмо – з електронодонорами. Згідно з теоремою купменса значення енергії граничних
орбіталей відповідають значенням енергії іонізації молекули IA (енергія вЗмо) або її
спорідненості до електрона АА (енергія Нвмо). Половина різниці цих значень відповідає
значенню абсолютної жорсткості молекули ( ).
Граничні орбіталі (вЗмо, Нвмо) в молекулі диклофенаку делокалізовані. розрахун-
ки рівня енергії електронних орбіталей дали можливість кількісно визначити значення
енергій вЗмо і Нвмо: -7,591552 і -1,84243 ев відповідно. На підставі цього встано влено
абсолютну жорсткість молекули диклофенаку: 2,8746. Значення енергії вЗмо вказує
на те, що молекула диклофенаку є донором електронів.
Порівнюючи абсолютну жорсткість молекул інших речовин ( , ев): жорсткі реагенти
BF3 – 7,8 eB, HCL – 8,0 eB і м’які реагенти CH3I – 4,7 ев, с6Н6 – 5,2 ев, доходимо виснов-
ку, що досліджувану молекулу можна віднести до м'яких реагентів. отже, особливо акти-
вно диклофенак може реагувати з м'якими реагентами, які містять цистеїнові залишки
в протеїнах, що підтверджується літературними даними (99,4 % зв'язується з альбуміном
крові) [7].
таким чином, згідно з одержаними результатами, негативний електростатичний потен-
ціал диклофенаку знаходиться на атомах оксигену та нітрогену. За енергетичними пара-
метрами вЗмо і Нвмо диклофенак є м’яким реагентом. встановлені квантово-хімічні
властивості диклофенаку можуть бути основою молекулярних механізмів його фармако-
логічної дії.
Таблиця 1. енергетичні властивості молекули диклофенаку
Загальна енергія, ккал/моль –81497,91395
енергія зв’язування, ккал/моль –3187,739125
електронна енергія, ккал/моль –497318,9402
енергія меж’ядерної взаємодії, ккал/моль 415821,0263
енергія вЗмо, ев –7,5915
енергія Нвмо, ев –1,8424
Абсолютна жорсткість (), ев 2,8746
рис. 1. структура молекули диклофенаку (а: зеленим кольором позначені атоми карбону, черво-
ним – атоми оксигену, сірим – атоми гідрогену, сірим (крупно) – атоми хлору, синім – атоми нітро-
гену) та нумерація атомів у молекулі, прийнята в розрахунках квантово-хімічних параметрів (б)
рис. 2. Заряди на атомах (наведені числові значення) в молекулі диклофенаку
рис. 3. розподіл електронної густини зовнішніх валентних електронів у молекулі диклофенаку
рис. 4. локалізація вЗмо (а) та Нвмо (б) у молекулі диклофенаку
97ISSN 1025-6415 Доп. НАН України, 2016, № 9
Цитована література
Машковский М.1. Д. лекарственные средства. – москва: Новая волна, 2012. – 1216 с.
Чекман І.2. С., Горчакова Н. О., Туманов В. А. та ін. Фармакологія: Підручник / За ред.
І. с. чекмана. – київ: вища шк., 2001. – 598 с.
Syrovaya A.3. O., Levashova O. L., Andreeva S. V. Investigation of quantum-chemical properties
of paracetamol // J. Chem. and Pharm. Res.– 2015.– 7, No 1.– P. 307–311.
Tishakova T.4. S., Levashova O. L., Suchdeep S. et al. Investigation of quantum-chemical properties
of ibuprofen // Eur. Appl. Sci. – 2015.– No 5. – 82–85.
Звягінцева Т.5. В., Чекман І. С., Сирова Г. О., Небесна Т. Ю. Прогнозування фармаколо-
гічної активності калієвої солі 2,4-дихлорбензойної кислоти // Фармацевт. журн. – 2010. –
№ 1. – с. 75–79.
Champion G.6. D., Feng P. H., Azuma T. еt al. NSAID-induced gastrointestinal damage.
Epidemiology, risk and prevention, with an evaluation of the role of misoprostol. An Asia-Pacific
perspective and consensus // Drugs.– 1997. – 53.– P. 6–19.
Викторов А.7. П. Этот “новый-старый диклофенак” //современные проблемы токсикологии. –
1998. – № 2. – C. 87–91.
Компендиум 20138. – лекарственные препараты / Под ред. в. Н. коваленко. – киев: мориоН,
2013. – 2360 с.
Козачок Н.9. Н., Селюк М. Н., Бычкова С. А., Бесага В. В. оптимальный выбор нестероидного
противовоспалительного препарата в современной клинической практике // Новости меди-
цины и фармации. – 2007. – № 8. – с. 3–4.
Чекман І.10. С. квантова фармакологія. – київ: Наук. думка, 2012. – 180 с.
Чекман І.11. С., Казакова О. О., Небесна Т. Ю. квантово-хімічні та топологічні дескриптори
в дослідженнях залежності “структура–активність”: (огляд літератури та власних дослі-
джень) // журн. НАмН України. – 2008. – 14, № 4.– с. 636–650.
Минкин В.12. И., Симкин Б. Я., Миняев Р. М. теория строения молекул. – ростов-на-дону:
Феникс, 1997. – 560 с.
Соловьев М.13. Е., Соловьев М. М. компьютерная химия. – москва: солон-пресс, 2005. – 325 с.
Molecular14. orbital studies in chemical pharmacology / Ed. by L. B. Kier. – New York: Springer,
1970. – 290 p.
Апостолова Е.15. С., Михайлюк А. И., Цирельсон В. Г. квантово-химическое описание реак-
ций. – москва: изд. центр морФ, 1999. – 45 с.
References
Mashkovskii M.1. D. Drugs, Moscow: Novaia Volna, 2012 (in Russian).
Chekman I.2. S., Horchakova N. O., Tumanov V. A. et al. Pharmacology: The textbook, Kiev:
Vyshcha Shkola, 2001 (in Ukrainian).
Syrovaya A.3. O., Levashova O. L., Andreeva S. V. J. Chem. Pharm. Res., 2015, 7, No 1: 307–311.
Tishakova T.4. S., Levashova O. L., Suhdeep S. et al. Eur. Appl. Sci., 2015, No 5: 82–85.
Zviahintseva T.5. V., Chekman I.S., Syrova H. O., Nebesna T. Yu. Farmatsevtychnyi Zh., 2010,
No 1: 75–79 (in Ukrainian).
Champion G.6. D., Feng P. H., Azuma T. et. al. Drugs, 1997, 53: 6–19.
Viktorov A.7. P. Sovremennye Problemy Toksikologii, 1998, No 2: 87–91 (in Russian).
Kovalenko V.8. N., Ed. Compendium 2013 – drugs, Kіеv: MORION, 2013 (in Russian).
Kozachok N.9. N., Seliuk M. N., Bychkova S. A., Besaga V. V. Novosti Meditsyny i Farmatsii, 2007,
No 8: 3–4 (in Russian).
Chekman I.10. S. Quantum pharmacology, Kiev: Naukova Dumka, 2012 (in Ukrainian).
Chekman I.11. S., Kazakova O. O., Nebesna T. Yu. Zh. NAMN Ukrainy, 2008, 14, No 4: 636–650
(in Ukrainian).
98 ISSN 1025-6415 Dopov. Nac. acad. nauk Ukr., 2016, № 9
Minkin V.12. I., Simkin B. Ya., Miniaev R. M. Theory of molecule structure, Rostov-on-Don: Feniks,
1997 (in Russian).
Soloviov M.13. E., Soloviov M. M. Computer-aided chemistry, Moscow: Solon-press, 2005
(in Russian).
Kier L.14. B., Ed. Molecular orbital studies in chemical pharmacology, New York: Springer, 1970.
Apostolova E.15. S., Mikhailiuk A. I., Tsyrelson V. G. Quantum-chemical description of reactions,
Moscow: Izd. Tsentr MORF, 1999 (in Russian).
Надійшло до редакції 15.12.2015
А. О. Сировая1, член-корреспондент НАН Украины И. С. Чекман2,
О.Л. Левашова1, С.М. Козуб1
1харьковский национальный медицинский университет
2Национальный медицинский университет им. А. А. Богомольца, киев
E-mail: medchem1@rambler.ru
Квантово-химические свойства диклофенака
Диклофенак натрия – нестероидное противовоспалительное средство, которое широко
приме няется в медицинской практике. Изучены квантово-химические свойства молекулы
диклофенака. Оптимизация геометрии молекулы проведена методом РМ3 с использова-
нием алгоритма Полака – Райбера. Определены заряды атомов, общий дипольный момент
молекулы, характеристики молекулярных орбиталей. Негативный электростатический
потенциал диклофенака находится на атомах оксигена и нитрогена. В соответствии
с энергетическими характеристиками ВЗМО и НВМО диклофенак является мягким реа-
гентом. Установленные квантово-химические свойства диклофенака могут быть основой
молекулярных механизмов его фармакологической активности.
Ключевые слова: диклофенак натрия, пространственная структура, квантово-химичес-
кие свойства.
А. О. Syrovaya1, Corresponding Member of the NAS of Ukraine
I. S. Chek man2, O. L. Levashova1, S. M. Kozub1
1Kharkiv National Medical University
2Bogomolets National Medical University, Kiev
E-mail: medchem1@rambler.ru
Quantum-chemical properties of diclofenac
Diclofenac sodium is a nonsteroidal antiinflammatory drug, which is widely used in medical
practice. The studies of quantum-chemical properties of diclofenac are carried out. An optim-
ization of the molecular geometry is made by the means of the PM3 method and Polak – Ribiere
algorithm. The atomic charges, total dipole moment of the molecule, and characteristics
of molecular orbitals are determined. The negative electrostatic potential of diclofenac is on
oxy gen and nitrogen atoms. Diclofenac is a soft reagent according to the HOMO-LUMO gap.
The established quantum-chemical properties of diclofenac may become a basis of its molecular
mechanisms of pharmacological action.
Keywords: diclofenac sodium, spatial structure, quantum-chemical properties.
|