Δομικές μελέτες ενώσεων βιολογικού ενδιαφέροντος με τη συνδυαστική χρήση NMR και θεωρητικών υπολογισμών
Authors: Βενιανάκης Θεμιστοκλής 
Published: March 2023

Τα λιπίδια αποτελούν μια ευρεία κατηγορία βιομορίων με πολυάριθμες φυσικοχημικές και βιολογικές ιδιότητες και σημαντικούς και ποικίλους ρόλους στη διατροφή και την υγεία. Τα λιπίδια, λόγω της υδρόφοβης χημικής τους δομής, είναι ασύμβατα με υδατικά μέσα και επομένως η μεταφορά τους στη συστηματική κυκλοφορία και η διανομή τους στους ιστούς επιτυγχάνεται μέσω του σχηματισμού μακρομοριακών συμπλόκων με λιποπρωτεΐνες. Τα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα ω-6 και ω-3, τα οποία δεν μπορούν να συντεθούν από τον ανθρώπινο οργανισμό και θα πρέπει να λαμβάνονται μέσω της διατροφής, έχουν μελετηθεί ενδελεχώς τα τελευταία χρόνια. Η αντινεοπλασματική δράση των ελεύθερων λιπαρών οξέων αποδίδεται στην ικανότητά τους να προάγουν την απόπτωση διαφόρων καρκινικών κυττάρων. Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή έχει ως σκοπό: 1.Τη μελέτη γεωμετρικών ισομερών του συζυγιακού λινολεϊκού οξέος (CLA) με τη συνδυαστική χρήση πειραματικών χημικών μετατοπίσεων NMR 1H και 13C και θεωρητικών υπολογισμών στο πλαίσιο της θεωρίας DFT. Χρήση της μεθοδολογίας αυτής στη διερεύνηση τρισδιάστατων δομών και διαμορφωτικής ανάλυσης σε κατάσταση διαλύματος. 2.Τη μελέτη γεωμετρικών ισομερών συζυγιακών λινολενικών οξέων και δεκαεξατριενυλικών φερορμόνων με τη συνδυαστική χρήση πειραματικών χημικών μετατοπίσεων NMR 1H και 13C και θεωρητικών υπολογισμών στο πλαίσιο της θεωρίας DFT - αναθεώρηση πειραματικών τιμών χημικών μετατοπίσεων της διεθνούς βιβλιογραφίας. 3.Την αναθεώρηση βιβλιογραφικών τιμών χημικών μετατοπίσεων NMR 1H και 13C και προτεινόμενων τρισδιάστατων δομών των ALA, EPA και DHA στην υγρή φάση, με τη συνδυαστική χρήση τεχνικών NMR και θεωρητικών υπολογισμών επιπέδου DFT. 4.Τη δομική και διαμορφωτική μελέτη του καπρολεϊκού οξέος, ελαϊκού οξέος, α-λινολενικού οξέος, EPA και DHA στην υγρή φάση με τη συνδυαστική χρήση τεχνικών NMR και DFT υπολογισμών – έμφαση σε πρωτότυπο, ατομικού επιπέδου, δομικό μοντέλο του DHA. 5.Τη μελέτη ισομερών των υδροξυ – προϊόντων του συζυγιακού λινολεϊκού μεθυλεστέρα με τη συνδυαστική χρήση πειραματικών χημικών μετατοπίσεων NMR 1H και 13C και θεωρητικών υπολογισμών DFT - αναθεώρηση πειραματικών τιμών χημικών μετατοπίσεων της διεθνούς βιβλιογραφίας. Από την ανάλυση του συνόλου των ερευνητικών αποτελεσμάτων της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής μπορούν να εξαχθούν τα ακόλουθα συμπεράσματα: 1)Εξαιρετικοί γραμμικοί συσχετισμοί μεταξύ θεωρητικών και πειραματικών τιμών χημικών μετατοπίσεων NMR 1H προκύπτουν για τα χαμηλής ενέργειας διαμορφομερή του CLA, του συζυγιακού λινολενικού οξέος και δεκαεξατριενυλικών φερορμονών σε επίπεδο B3LYP/6-31+G(d) και υπολογισμού χημικών μετατοπίσεων NMR 1H (σε επίπεδο GIAO/B3LYP/6-311+G(2d,p)/CPCM σε CHCl3). 2)Η συνδυαστική χρήση NMR 1H και DFT υπολογισμών, καθώς και πειραμάτων παροδικού 1D NOE και DFT υπολογισμών αποτελεί μια άριστη μεθοδολογία αναθεώρησης λανθασμένων ταυτοποιήσεων πειραματικών τιμών χημικών μετατοπίσεων και προταθέντων δομών της βιβλιογραφίας ω-3 λιπαρών οξέων στην υγρή κατάσταση. 3)Εξαιρετικοί γραμμικοί συσχετισμοί μεταξύ θεωρητικών και πειραματικών τιμών χημικών μετατοπίσεων NMR 1H και 13C προκύπτουν για τα χαμηλής ενέργειας διαμορφομερή ισομερών των υδροξυ- παραγώγων του συζυγιακού λινολεϊκού μεθυλεστέρα σε επίπεδο B3LYP/6-31+G(d) και υπολογισμού χημικών μετατοπίσεων NMR 1H (σε επίπεδο GIAO/B3LYP/6-311+G(2d,p)/CPCM σε CHCl3). Είναι προφανές, ότι η συνδυαστική χρήση φασματοσκοπικών τεχνικών NMR και DFT υπολογισμών αποτελεί ένα ιδιαίτερα χρήσιμο εργαλείο για την ακριβή πρόβλεψη τρισδιάστατων δομών συζυγιακών διενικών και τριενυλικών συστημάτων και προϊόντων οξείδωσης, για τα οποία υπάρχει έλλειψη κρυσταλλογραφικών δεδομένων. Η προτεινόμενη μεθοδολογία έχει ευρείες εφαρμογές μελέτης στην υγρή κατάσταση και σε διαλύτες με ποικιλία διηλεκτρικών σταθερών και ικανότητας δεσμών υδρογόνου.