Biopolym. Cell. 2007; 23(1):28-34.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000753
Молекулярна біофізика
Неемпiричне квантово-хiмiчне дослiдження рiзних структурних форм алкало їду берберину
1Данілов В. І., 2Дайлідоніс В. У., 1Говорун Д. М., 1Заїка Л. А., 3Куріта Н., 1Потопальський А. І., 1Харченко В. М.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680
  2. Інститут теоретичної фізики ім. Н. Н. Боголюбова НАН України
    ул. Метрологічна, 14б, Київ, Україна, 03068
  3. Технологічний університет Тоєгаши
    1-1 Hibarigaoka Tenpaku-чо, Тоєгаши, Aichi 441-8580, Японія

Abstract

Представлено результати неемпiричного квантово-хiмiчного дослiдження енергетичних i структурних властивостей усiх можливих форм алкалоїду берберину (катiона i трьох таутомерiв) з великим рiзноманiттям біологічної i фармакологiчно ї активностi. Катiон берберину вивчено методом DFT з обмiнно-кореляцiйними (комбiнованими) (PW91, BLYP PBEPW91) та гiбридними (B3LYP, B3PW91) функцiоналами, а також бiльш сучасним методом MP2, який врахову є корекцiю електронiв. Молекулярнi орбiталi представлено атомними базисними системами 6-31G(d, p) i 6-311G(d, p). Амонi єва, карбiнольна (псевдооснова) i амiноальдегiдна форми розраховано методом DFT на рiвнi теорi ї B3LYP/6-31G(d, p). Виявлено, що повна оптимiзацiя геометрi ї на рiзних рiвнях теорi ї призводить до неплоско ї пропелер-закручено ї i вигнуто ї просторово ї структури берберинових форм. Обчисленi величини довжин зв'язкiв i кутiв мiж ними узгоджуються з експериментальними рентгеноструктурними даними. З'ясовано, що карбiнольна форма є найвигiднiшим таутомером у газовiй фазi, а амiноальдегiдна — менш стабiльна (на 12,65 ккал/моль). Найнестабiльнiшим таутомером виявилася амонi єва форма, яка на 10,65 ккал/мiль менш вигiдна, нiж амiноальдегiдний таутомер.
Keywords: берберин, таутомерiя, квантово-хiмiчнi розрахунки, DFT, MP2, просторова структура
Повний текст: (PDF, російською)

References

[1] Potopal'skiy AI, Petlichnaya LI, Ivasivka SI. Berberine alkaloid modification. Naukova Dumka, 1982. 112 p.
[2] Birdsal TC, Kell GS. Berberine: therapeutic potential of an alkaloid found in several medicinal plants. Alt Med Rev. 1997; 2:94-103.
[3] Li TK, Bathory E, LaVoie EJ, Srinivasan AR, Olson WK, Sauers RR, Liu LF, Pilch DS. Human topoisomerase I poisoning by protoberberines: potential roles for both drug-DNA and drug-enzyme interactions. Biochemistry. 2000;39(24):7107-16.
[4] Beke D. Heterocyclic Pseudo Bases. Adv Heterocycl Chem. 1963;1:167–88.
[5] Marek R, Seckárová P, Hulová D, Marek J, Dostál J, Sklenár V. Palmatine and berberine isolation artifacts. J Nat Prod. 2003;66(4):481-6.
[6] Šimánek V, Preininger V, Hegerová S, Šantavý F. The tautomerism of quaternary salts of isoquinoline type. The effect of the position and nature of electron donating substituents on the spectroscopic and polarographic behaviour of these substances. Collect Czechoslov Chem Commun. 1972;37(8):2746–63.
[7] Huang M-J, Lee KS, Hurley SJ. Nuclear magnetic resonance spectral analysis and molecular properties of berberine. Int J Quantum Chem. 2005;105(4):396–409.
[8] Schmidt MW, Baldridge KK, Boatz JA, Elbert ST, Gordon MS, Jensen JH, et al. General atomic and molecular electronic structure system. J Comput Chem. 1993;14(11):1347–63.
[9] Granovsky AA. Firefly version 8.0, www http://classic.chem.msu.su/gran/firefly/index.html
[10] Kariuki BM, Jones W. Five Salts of Berberine. Acta Cryst C. 1995;51(6):1234–40.
[11] Man S, Potáček M, Nečas M, Žák Z, Dostál J. Molecular and crystal structures of three berberine derivatives. Molecules. 2001;6(5):433–41.
[12] A. Cordell G, Blasko G, Bhamarapravati S, W. W. Beecher C. Carbon-13 Nmr Assignments of Berberine and Sanguinarine. Heterocycles. 1988;27(4):911-6.
[13] Dostál J, Man S, Sečkářová P, Hulová D, Nečas M, Potáček M, et al. Berberine and coptisine free bases. J Mol Struct. 2004;687(1-3):135–42.