Ibuprofen molekülünün oda sıcaklığındaki kararlı konformerlerinin belirlenmesi ve deneysel titreşimsel spektrumlarının analizi
Determination of the stable conformers of ibuprofen molecule and analysis of its experimental vibrational spectra
Yazar: AYDAN AKBAY
Danışman: YRD. DOÇ. DR. KUBİLAY BALCI
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Atom ve Molekül Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, Cyclooxygenase grubu enzim inhibitörlerden birisi olan Ibuprofen molekülünün oda sıcaklığındaki kararlı konformerleri teorik moleküler modelleme yöntemi kullanılarak incelendi. Kararlı konformerlerin belirlenmesi amacıyla yapılan konformasyon çalışmasının ilk adımını MM2 kuvvet alanı ile gerçekleştirilen moleküler mekanik ve moleküler dinamik hesaplamalar oluşturmuştur. Ardından, bu düşük teori düzeyinde gerçekleştirilen ön hesaplamalardan elde edilen konformerlerin herbirisi için B3LYP/6-31G(d) ve B3LYP/6-311++G(d,p) teori düzeylerinde elektronik yapı hesaplamaları gerçekleştirildi.Elde edilen sonuçlar serbest haldeki Ibuprofen molekülünün oda sıcaklığında en az beş adet kararlı konformerinin bulunduğunu ve bunlardan ikisinin diğerlerine kıyasla belirgin derecede daha kararlı olduğunu ortaya koymuştur. Molekülün kaydedilen deneysel titreşimsel spektrumlarına en baskın katkıyı sağlayacağı belirlenen bu iki konformerin titreşim modları ve ilişkili IR ve Raman spektral veriler harmonik ve anharmonik titreşici modelleri kullanılarak ayrı ayrı hesaplandı.B3LYP/6-31G(d) teori düzeyinde hesaplanan harmonik kuvvet alanı ve harmonik dalgasayıları literatürde ?SQM FF? olarak adlandırılan ampirik bir ölçekleme yaklaşımı kullanılarak iyileştirildi. Benzer şekilde B3LYP/6-311++G(d,p) teori düzeyinde hesaplanan harmonik dalgasayıları da literatürde ?İkili ölçek çarpanı? olarak adlandırılan bir diğer ampirik ölçekleme yöntemi kullanılarak iyileştirildi. Elde edilen iyileştirilmiş teorik titreşimsel spektral verilerin ışığında, molekülün oda sıcaklığında kaydedilen deneysel IR ve Raman spektrumlarında gözlenen temel bandların doğru bir işaretlemesi gerçekleştirildi.

Abstract:
In this thesis study, the stable conformers of Ibuprofen molecule which is one of the Cyclooxygenase enzyme inhibitors were investigated by the aid of the theoretical molecular modelling method at room temperature. The molecular mechanics and molecular dynamics calculations have constituted the first step of the conformational study carried out in order to determine the stable conformers. Afterwards, electronic structure calculations were carried out at B3LYP/6-31G(d) and B3LYP/6-311++G(d,p) level of theories for each of the conformers determined from these preliminary calculations performed at the low-level theories.The obtained results have demonstrated that free Ibuprofen molecule has at least five stable conformers at room temperature, and the two of them are considerably more stable than the others. The vibrational modes of these two conformers, which were determined to make the dominant contribution to the recorded experimental vibrational spectra of the molecule, and the associated IR and Raman spectral data were calculated by using the harmonic and anharmonic oscilator approaches.The harmonic force field and wavenumbers calculated at B3LYP/6-31G(d) level of theory were improved by using an empirical scaling approach, called ?SQM FF? in the literature. Similarly, The harmonic wavenumbers calculated at B3LYP/6-311++G(d,p) level of theory were improved using another empirical scaling approach, called ?Dual scale factors? in the literature. In the light of the obtained improved theoretical vibrational spectral data a correct assignment of the fundamental bands observed in the room-temperature experimental IR and Raman spectra of the molecule.