Теоретический анализ таутомерного состава и таутомерных превращений оснований нуклеиновых кислот методами оптической спектроскопии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах рукописи

Тен Галина Николаевна

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АН АЛИЗ ТАУТОМЕРНОГО СОСТАВА И ТАУТОМЕРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ОСНОВАНИЙ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ МЕТОДАМИ ОПТИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

01.04.05 - оптика

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора физико-математических наук

Саратов - 2009

003470644

Работа выполнена на кафедре прикладной оптики и спектроскопии Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

Заслуженный работник высшей школы РФ. доктор физико-математических наук, профессор Березин Валентин Иванович

доктор физико-математических наук, профессор Бабков Лев Михайлович

докгор физико-математических наук, профессор Малыханов Юрий Борисович

доктор физико-математических наук, профессор Уманский Игорь Маркович

Ведущая организация:

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, г. Москва

Защита диссертации состоится

2009 г. в

¿Г

зо

часов в ауд. 34 Ш

корпуса СГУ на заседании диссертационного совета Д 212.243.01 в Саратовском государственном университете по адресу: 410012. г. Саратов, ул. Астраханская. 83

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке СГУ

Автореферат разослан ______ ^¿СС^М-_ 2009 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Аникин В.М.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Мног ообразие проявлений таутомерии и необходимость учёта этого явления в практических приложениях ставит задачу исследования тауто-мерных превращений и связанную с ней разработку методов анализа таутомерною состава в разряд актуальных. Особый интерес представляет изучение прототроппой таутомерии биологически активных соединений, например оснований нуклеиновых кислот (ОНК), что является важной задачей не только структурной химии и спектроскопии. но и молекулярной биологии, рассматривающей, в частности, спонтанное возникновение мутаций как результат существования ОНК в различных таутомерпых формах.

Таутомерия молекулярных соединений исследуется различными экспериментальными и теоретическими методами, среди которых наиболее распространенными являются методы колебательной спектроскопии и квантовой химии [1-31. Г1ри этом определение таутомерного состава вещества и идентификация таутомеров спектральными методами часто вызыпаю'1 серьезные затруднения. Например, наложение спектров нескольких таутомерпых форм значительно усложняет их интерпретацию, особенно в конденсированных состояниях. Недостаточная информативность экспериментальных спектров приводит к неоднозначности результатов по определению тау-томерных структур. Один из возможных способов решения этой проблемы заключается н предварительной теоретической оценке таутомерного состава вещества теми или иными методами. Проблема анализа (и предсказания) таутомерною состава молекулярных соединений усложняется при учёте различных механизмов таутомерпых превращений - внутри- и межмолекулярных.

Не в полной мерс для определения таутомерного состава используются методы электронной спектроскопии, а также спектры РКР и высокого временного разрешения, позволяющие не только определять присутствие малого количества вещества, но и проводить анализ динамики переноса протона.

В связи с этим возникает задача развития уже имеющихся методов и поиска альтернативных подходов, позволяющих получать надёжные оценки таутомерного состава молекулярных соединений и анализировать механизмы таутомерпых превращений.

Целью диссертационной работы являлось развитие оптических методов определения таутомерною состава молекулярных соединений в разных фазовых состояниях и комплексное исследование прототропной таутомерии ОНК методами теоретической спектроскопии.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи.

1. Развить методику расчёта колебательных спектров как совокупность методов и приёмов, позволяющих достоверно определять таутомерный состав молекулярных соединений в разных фазовых состояниях.

2. Развить методику определения таутомерною состава вещества по электронно-колебательным спектрам с учётом специфики проявления в них таутомерии.

3. Разработать полуэмпиричеекий метод предсказания таутомерного состава вещества с учетом механизма переноса протона и структурных изменений в молекуле.

4. Оценить влияние водородных связей на колебательные и электронные спектры ОНК и комплементарных пар в разных фазовых состояниях.

\V

5. На примере имидазола исследовать проявление внутримолекулярного механизма переноса прогона в ОНК методами колебательной (ИК, КР и РКР) и электронной спектроскопии.

6. Установить особенности таутомерного равновесия комплементарных нар в вол-ном растворе в зависимости от температуры и кислотно-основных свойств OI1K.

7. Выяснить возможность установления механизма переноса протона в OIIK при разных значениях рН по спектрам флуоресценции с высоким временным разрешением (на примере тимина (Thy) и 5-хлорурацила (5C1-Ura)).

Научная новизна работы определяется оригинальностью подхода, основанного на использовании современных оптических методов в исследованиях iiporoipon-ной таутомерии молекулярных соединений, определения таутомерного состава и механизма переноса протона.

1. Предложена оптимальная и эффективная методика расчёта колебательных спектров молекулярных соединений в конденсированных состояниях, позволяющая определять таутомерный состав вещества и анализировать влияние водородных связей на колебательные и электронные спектры молекулярных соединений.

2. Установлены особенности и предложена методика определения таутомерного состава вещества в электронно-возбуждённых состояниях.

3. Предложена новая методика прогнозирования таутомерного состава вещества по спектрам на основе полуэмпирического метода расчёта параметра таутомерного равновесия с учетом внутри- и межмолскулярного механизма переноса протона.

4. Предложен метод расчета относительных констант диссоциации ОНК в водном растворе и их температурная зависимость от рН в интервале от 0 до 50 °С. Вычисленные значения относительных констант кислотности и основности позволили дать общую характеристику влияния водного растворителя на таутомерное равновесие ОНК.

5. Определены спектральные проявления внутримолекулярного переноса протона в имидазоле с привлечением методов колебательной (ИК, КР, РКР) и электронной спектроскопии.

6. Установлено, что механизм переноса протона в димерах Thy и 5CI-lJra при разных рН носит цвитгер-ионный характер.

7. Установлено влияние водородных связей на колебательные спектры комплементарных пар в зависимости от их структурного образования по Уотсону-Крику и Хугстину.

8. Дана полная интерпретация: а) полного ИК спектра изолированного Ura в ангармоническом приближении с учётом множественных резонансов Ферми; б) полных колебательных (ИК и КР) спектров поликристаллического адснина-Ny I (Ade-NgH) на основе модели тстрамера.

Практическая значимость работы определяется общим характером развитых в ней методик оптического определения таутомеров в разных фазовых состояниях. Эти методики могут быть использованы при исследовании таутомерных свойств широкого класса молекулярных соединений: гетероциклических структур. ОНК в водных растворах и т.д.

Разработанный в работе полуэмпирический метод расчёта параметров таутомерного равновесия и относительных констант диссоциации на мономолекулярном уровне может быть использован для прогнозирования таутомерного состава и ки-слотпо-щелочпых свойств сопряжённых таутомерных структур, что важно на практике при создании наносистем заданного назначения.

Полученные результаты внедрены в учебный процесс на кафедре прикладной оптики и спектроскопии СГУ:

• используются в виде материала, используемого при чтении специальных курсов лекций «Квантовая биохимия». «Молекулярные спектры и химические превращения», «Спектроскопия оснований нуклеиновых кислот»;

• изложены в учебных пособиях:

- Тен Г.Н., Нечаев В.В., Бабаян В.И., Березин 1Ш. (1997) Квантово-химическая теория строения и скоростей химических реакций. Саратов: Изд-во СГУ, 58 с.

- Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. (2004) Спектроскопическое исследование структуры оснований нуклеиновых кислот. Саратов: Изд-во «Научная книга», 149 с.

- "Ген Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. (2008) Квантово-химическос исследование нро-тотропной таутомерии оснований нуклеиновых кислот. Саратов: Изд-во «Научная книга», 157 с.

Связь с государственными программами. Работа была поддержана фантами Президента РФ № НШ-1186.2003.3 и № НШ-5203.2006.3.

Достоверность результатов диссертации. Достоверность полученных результатов н выводов обеспечивается адекватностью используемых физических моделей и квантово-мехапических вычислительных методов, корректностью используемых приближений, а также количественным и качественным соответствием полученных в работе теоретических результатов экспериментальным данным и данным других авторов.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Предложенная методика моделирования колебательных спектров таутомеров позволяет определять таутомерный состав вещества в разных фазовых состояниях. Методика основана на решении прямой колебательной задачи (механической, электрооптической, ангармонической), использующей ЦРГ-приближение для изолированной молекулы, и применении результатов этого расчёта для решения обратных спектральных задач в валентно-оптическом (ВО) приближении конденсированных состояний с изменением в силовом и электрооптическом полях изолированной молекулы параметров структурного фрагмента, принимающего непосредственное участие в образовании водородной связи.

2. Предложенная методика определения изменений таутомерного состава вещества в электронно-возбуждённых состояниях позволяет исследовать механизм таутомер-ных превращений и определять таутомерные формы, образующиеся в результате электронного возбуждения. Методика основана на построении структурно-динамических моделей в комбинирующих электронных состояниях, расчёте электронно-колебательных спектров, определения таутомерного состава по вибронной структуре электронных спектров и сравнительного анализа таутомерного состава в основном и электронно-возбуждённых состояниях. Установлено, что анализ таутомерного состава для пиримидиновых ОНК возможен, начиная с первого возбуждённого состояния, а для пуриновых - со второго.

3. Разработанный полуэмпиричсский метод расчёта параметра таутомерного равновесия с учётом внутри- и межмолекулярного механизма переноса протона и структурных изменений в молекуле позволяет прогнозировать спектры и таутомерный состав вещества.

4. Механизм переноса протона в ди.мерах 5-замещённых урацила и комплементарных пар в разных фазовых состояниях носит цвиттер-ионный характер. Протоли-

тическое равновесие является одной из причин образования комплементарных пар как канонических, так и редких таутомерных форм ОНК. 5. Сфуктурно-динамические модели таутомеров (всего 61) и таутомерный состав ОНК в разных фазовых и электронных состояниях. Модели обоснованы расчётом спектральных свойств веществ и находятся в полном согласии с экспериментальными данными.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: II, III, IV Саратовская межвузовская конференция «Спектроскопия и физика молекул. Проблемы преподавания физики» (Caparon. 1997-1999); 1, 2, 3, 4, 5 и 6 Всероссийские конференции «Молекулярное моделирование» (Москва, 1998-2007); XXIV European Congress on Molecular Spectroscopy (Czech. Republic, Prague, 1998): XXXI Colloquium Spectroscopy (Turkey, 1999); International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy (Finland, 2001); Международная молодёжная научная школа по оптике, лазерной физике и биофизике (Саратов, 2000, 2002); Proc. XVI International School-Seminar «Spectroscopy of molecules and crystals» (Sevastopol, Ukraine. 2003); II Российская школа-конференция «Молекулярное моделирование в химии, биологии и медицине» (Саратов, 2004); XXVII European Congress on Molecular spectroscopy (Krakow, Poland, 2004); III съезд фармакологов России «Фармакология - практическому здравоохранению» (Санкт-Петербург, 2007); Национальная конференция «Информационно-вычислительные технологии в решении фундаментальных научных проблем и прикладных задач химии, биологии, фармацевтики и медицины» (2007); European congress on molecular spectroscopy (Croatia, 2008); Proceedings of 21 International conference on Raman spectroscopy (London, Great Britain. 200S).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 77 работ, в том числе 34 статьи в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК, 3 учебных пособия, 38 статей в тематических сборниках, материалах и трудах научных конференций.

Личный вклад соискателя. Все основные результаты получены лично автором. Методы решения рассматриваемых в диссертации задач и анализ полученных результатов обсуждались с научным консультантом д.ф.-м.н., проф. Березиным В.И. Расчёты спектров РКР были выполнены совместно с д.ф.-м.н, проф. Буровой Т.Г.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы и приложения. Она содержит 317 страниц основною текста, включая 22 таблиц и 55 рисунков. Список используемых литературных источников содержит 376 наименований. Объём приложения - 110 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решаемой проблемы, сформулирована цель работы, её научная новизна и практическая ценность, приведены основные положения и результаты, выносимые на защиту.

В первой главе (обзор литературы) систематизированы и обобщены опубликованные данные по исследованию таутомерии ОНК. анализируются результаты исследований спектральными и квантово-химическими методами, формулируются основные проблемы, возникающие при исследовании таутомеров методами колебательной и электронной спектроскопии. Рассматриваются перспективы определения таутомерных форм с помощью расчёта и анализа электронно-колебательных спектров, спектров РКР и оптических спектров высокого временного разрешения. Выясняются особенности меж- и внутримолекулярного механизмов таутомерных преобразований

ОНК с переносом протона, а также рассматриваются некоторые вопросы таутомерии комплементарных пар ОНК.

Анализ литературных данных показал, что при исследовании таутомерии спектральными методами возникают сложности интерпретации ИК и КР спектров, обусловленные необходимостью учёта водородных связей и одновременным присутствием нескольких таутомеров, что может привести к неоднозначности определения тау-томерного состава ОНК в разных фазовых состояниях.

Наиболее плодотворным и эффективным способом решения этих проблем является сочетание экспериментальных спектральных исследований с квантово-химическими расчётами параметров потенциальных поверхностей (частот, силовых постоянных, интенсивностей колебательных полос) и термодинамических характеристик (энергии, зшалыши, потенциала Гиббса, дппольных моментов, энтропии, констант таутомерпого равновесия и т.д.). Но и в этом случае при исследовании таутомерии возникает несоответствие результатов квантово-химических расчётов и эксперимента. Недостатки расчетов во многом обусловлены фубостью используемой модели - гармонической или, в достаточно редких случаях, ангармонической, но «одиомини-мумной» для каждой таутомерной формы молекулы. Для таутомерных превращений весьма типична малая величина потенциального барьера, поэтому при определении уровней энергии таутомерной системы (и расчета констант химического равновесия) нужно сразу решать ангармоническую задачу в многоминимумном потенциале. Молекулярная модель еще более усложняется, если учитывать и анализировать различные механизмы таутомерных превращений - внутри- и межмолекулярный.

Точность определения таутомерного состава ОНК может быть значительно повышена привлечением динамических (временных) и РКР спектров. Преимуществами метода РКР является его чувствительность к крайне малым количеством вещества вплоть до мономолекулярных слоев, что позволяет определять присутствие в смеси небольшого количества таутомеров, а также возможность проводить исследование водных растворов, т.е. изучать основания ДНК в естественной для них среде. Спектроскопия высокого временного разрешения позволяет косвенно (например, по спектрам флуоресценции) наблюдать и изучать динамику таутомеризации. Важным методом исследования таутомерии является электронная спектроскопия, возможности которой для целей определения таутомерного состава до конца не исследованы.

Па основе проведённого анализа формулируется ряд важнейших проблем и задач спектрального и квантово-химического исследования ОНК, решению части из которых посвящены следующие главы.

Во т орой главе разработана методика расчёта колебательных спектров в разных фазовых состояниях как совокупность методов и приёмов, позволяющих решить задачу определения таутомерного состава ОНК. Проанализированы результаты решения колебательных задач в разных фазовых состояниях полуэмпирическими методами, использующими ВО и B3LYP приближения [4-9] на примере Ura, имеющего только 2,4-оксо таутомерную форму в изолированном состоянии и твёрдой фазе, и Ade, протопированного по положению N9 в поликристаллическом состоянии. Выбор методов расчёта является наиболее оптимальным и обусловлен двумя причинами. Во-первых, приближение B3LYP позволяет наиболее точно из всех существующих в па-стоящее время методов рассчитывать колебательные (ИК и КР) спектры изолированных молекул. Во-вторых, для учёта межмолскулярного влияния па колебательные спектры ОНК в конденсированных состояниях наиболее целесообразно использовать метод молекулярного моделирования, позволяющий строить спектральные отображе-

ния молекулярных моделей и уточнять параметры этих моделей путем решения обратных задач. Это даёт возможность не только рассчитывать спектры ОНК в конденсированных состояниях, но и построить в дальнейшем теоретическую и вычислительную базу для исследования внутри- и межмолекулярных превращений, т.е. механизма таутомерии ОНК. Наиболее эффективным для этих целей в теории колебательных спектров является ВО приближение.

Проведенный анализ колебательных ИК спектров изолированного ига методом Т в гармоническом и ангармоническом приближениях с использованием разных базисов показал, что присутствие сильных резонансных возмущений не позволяй! провести адекватную интерпретацию экспериментального спектра, особенно в области валентных колебаний у(С=0) (рис. 1). Главной причиной такого несоответствия между экспериментом и теорией является наличие в спектре ига колебательных полос, соответствующих обертонам и составным частотам, интенсивности которых сопоставимы с интенсивностями фундаментальных колебаний, что является следствием резонанса Ферми.

I

Г- 1

о г-Í.J

it

f £ - ( í 11 t 1 *»* *** I*

i 11 h*M*.l. ii i Л »А 1пЛ 1J_1

о Ш ft— ** а

ir> ta

«JTS S

К

» o>

¿I <SJ i , » fí ffi*

| g

T-*1

500

I

Д i l

1000

4h

1500

2000

3000

см

-1

CM

-1

Рис. 1. Экспериментальный (вверху) и вычисленный (внизу) в приближении B3LYP/6-311+G(d,p) ИК спектр Ura. Звёздочками отмечены полосы поглощения, интерпретация которых вызывает затруднения

Применение теории возмущений второго порядка для расчёта ангармонических частот и интенсивностей, учитывающей резонансы Ферми и основанной на построении матрицы взаимодействия между колебательными переходами разных типов, позволило провести интерпретацию полного ИК спектра изолированной молекулы Ura.

Полученное хорошее согласие вычисленного колебательного спектра с экспериментальным свидетельствует о корректности применяемой методики расчёта и даёт основание считать проведённый анализ адекватным (см., например рис. 2).

Учёт множественных резонансов приводит к заметному спектральному проявлению составных колебаний и обертонов, которые при решении в гармоническом приближении имеют значительно более низкую интенсивность, чем основные тона. Наиболее множественное резонансное взаимодействие проявляется при взаимодействии составных гонов и обертонов с интенсивным основным тоном в области С=0 колебаний. Как показал расчёт, из 30 фундаментальных колебаний Ura только восемь не участвуют во взаимодействии с другими колебаниями (семь неплоских и одно плоское колебание).

L---1-1-1-1-1-и .7

1600 1400 1200 1000 с"

Рис. 2. Экспериментальный (вверху) и вычисленный (внизу) ИК спектр изолированного Ura с учётом множественных резонансов Ферми (область 900-И 500 см"')

Поскольку учесть резонанс Ферми в поликристаллическом состоянии, и. следовательно, провести адекватный расчёт конденсированных спектров Ura в приближении B3LYP практически невозможно, то в качестве объекта исследования был выбран поликристаллический Ade, протонированный по положению К> Для учёта влияния водородных связей была рассмотрена модель тетрамера (рис. 3).

На рис. 4 приведены экспериментальный спектр поглощения поликристаллического Ade и вычисленный ИК спектр Ade-N9H(1), сравнение которых показывает их хорошее согласие за исключением интенсивностей нескольких линий (15, 27, 28). Причины этого несоответствия обусловлены недостатками используемой модели тетрамера. выражающихся в расщеплении полос поглощения и краевых эффектах, а также выбранным базисом, не позволяющим воспроизвести интенсивности полос поглощения, относящихся к колебаниям аминной группы. Известно, что для аминной группы характерна малая величина потенциального барьера, поэтому для уточнения частот и интенсивностей колебаний этой группы нужно решать ангармоническую задачу в многоминимумном потенциале.

Рис. 3. Молекулярная модель тетрамера с обозначением молекул (1), (2), (3), (4) и нумерацией атомов для Лек-^Н (1)

I

200

400

600

800

1000 1200

1400 28

25

1 27

14

24

13

12

11'

18 17 <

20

16

15 '

21

1

23

26

1600

см

31

29 '

30

32

■1

см

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Рис. 4. ИК спектры: экспериментальный (вверху) для поликристаллического Ai.Il' и вычисленный (внизу) для Аёе-Ы9Н (1)

Очевидно, 410 данный метод моделирования может быть использован для интерпретации колебательных спектров сложных молекулярных систем с учётом меж-

молекулярных водородных связей, однако при определении таутомерного состава ОНК, из которых три (Cyt, Gua, Ade) содержат амииную группу, отмеченные сложности расчёта в приближении B3LYP могут привести к ошибочному результату.

Влияние водородных связей на колебательные спектры обычно изучают по изменениям частот и интенсивностей валентных колебаний. Эти возмущения настолько характерны, что выработанные общепринятые критерии практически достоверно позволяют определить наличие водородной связи. Сложнее обстоит дело с изменениями частот и интенсивностей деформационных колебаний, также реагирующими на образование водородных связей. Образование водородной связи RAH...В приводит к появлению дополнительной силы, препятствующей движению атома Н в направлении, перпендикулярном АН-связи в плоскости молекулы (плоские колебания). Этот эффект может быть смоделирован увеличением угловых силовых постоянных в молекулярном фрагменте, непосредственно прилегающем к области образования АН-связи. Изменения этих силовых постоянных могут служить количественным критерием прочности АН-связи. Аналогичный подход может быть применён и к рассмотрению интенсивностей колебательных спектров, когда соответствующие изменения элек-трооптичсских параметров отражают изменения интенсивностей деформационных колебаний при образовании водородных связей.

б

Ura

_XU

2

900 ^ 1600 см ~1

Ura-Nd2

ш ^

а: ч>

3"

о С; го О С

Ura-Nd2

j_L

-1

800 1800 см эоо 1600 см

Рис. 5. Экспериментальные (I) и рассчитанные (2) ИК спектры Ura и NbNr дейтероурацила (Ura-Nd2) в поликристаллическом (а) и мономерном (б) состояниях

1ДМ

Ade

I А_

1700

-1

А<1е-сИ

лЛ

300 см 1700

-1

300 см

;

I

Л

ШмА

Ас1е-<13

к! мШ/^Аич^

1700

-1

А(1е-с14

300 см 1700

300 см

-1

Рис. 6. Экспериментальные (а) и вычисленные (б) спектры КР Лс1е, АсЫ11. Лс1с-иЗ и /\de-d4

Данная методика учёта влияния водородных связей на колебательные спектры была применена для расчёта ИК и KP спектров поликристаллического Ura ВО методом. В качестве нулевого приближения были использованы результаты решения прямой колебательной задачи в приближении B3LYP для изолированной молекулы. Полученные таким образом силовые и электрооптнческие поля дают удовлетворительное согласие экспериментальных и вычисленных частот и интснсивностей (рис. 5), отличаясь значениями лишь для тех структурных элементов, которые участвуют в образовании водородной связи. В поликристаллическом состоянии Ura образует водородные связи двух типов: это связи с участием групп N-II (C4-O...HN1, С-fO...HN,) и группы С-Н, а именно С2О...НС5 (сетчатая структура).

Как показали результаты расчёта целого ряда молекулярных соединений, применение дайной методики, позволяет проводить надёжную интерпретацию колебательных спектров в конденсированных состояниях. Несомненным преимуществом предлагаемой методики является простота модельного расчёта колебательных спектров в конденсированных состояниях, позволяющая не только определять таутомер-ный состав вещества, но и анализировать влияние водородных связей на колебательные спектры, что является самостоятельной задачей молекулярной спектроскопии.

Интерпретация колебательных спектров становится более надёжной, если привлекаются изотопозамещённые молекулы. В качестве примера на рис. 6 приведены экспериментальные и теоретические спектры KP поликристаллического Ade-N9H и его трёх денгерозамещённых, вычисленные в ВО приближении (рис. 6).

В третьей главе была использована предложенная во второй главе методика расчёта колебательных спектров в конденсированных состояниях для анализа влияния водородных связей на колебательные спектры пиримидиновых оснований ОНК и комплементарных пар.

Влияние водородной связи на колебательный снекгр было определено иучем сравнения спектров изолированной молекулы и молекулы, находящейся в жидкой или твёрдой фазе, а также сравнением спектров изолированных молекул и изолированных димеров. Во всех этих случаях меняется положение полос в ИК спектрах и их интенсивность, что и является главным носителем информации о влиянии водородной связи на изменение структуры и свойств молекулы.

Были рассчитаны и проанализированы колебательные спектры Thy и Cyl в твёрдом состоянии и водном растворе (рис. 7). Силовые постоянные связей NH и С=0 при переходе от мономера к конденсированному состоянию уменьшаются на ~ 15^20%, а силовые постоянные внешних и внутренних деформационных углов, прилегающие к связи N11, напротив, увеличиваются на ~10 и ~25% соответственно.

Показано, что в твёрдой фазе Thy образует водородные связи C2=08...1IN| и С\~08...НМз, а в водном растворе образование ассоциатов происходит через связи Os...110 и O...HN,. Для поликристаллического Cyt характерно образование двух типов водородных связей Cr=Og...HN| и С2=08...1Шю, причём в конденсированных средах Cyt существует только в лактамной форме.

Колебательные спектры комплементарных пар Gua-Cyt, Adc-Thy и Ade-lJra для конденсированных состояний являются практически суперпозицией спектров (за исключением некоторых колебаний) отдельных фрагментов (Gua, Cyt, Ade, Thy и Ura), вычисленных ранее для твёрдой и жидкой фазы в ВО приближении, т.е. в паре фрагменты выступают как мало связанные, почти независимые.

Анализ смещений ОНК вдоль водородных связей как целых молекулярных образований показал, что механизм переноса протона связан с образованием цвит-

тер -ионных таутомерных форм ОНК. Для пары Оша-Су! характерен последовательный перенос двух протонов вдоль водородных связей Оц...Н' и Н...08' (рис. 8). Для пар Ас!е-ТЬу и Ас1е-ига, образованных по Уотсону-Крику, также характерно наличие двух локальных центров для переноса протонов с образованием цвиттер-ионов. Для пары Ас1е—ига, образованной по Хугстину, перенос прогона осуществляется только вдоль одной водородной связи.

J

Thy

1800

600 С/и"

1800

600 см

Рис. 7. Экспериментальные (1) и рассчитанные (2) ИК спектры Thy в поликристаллическом состоянии (а) и водном растворе (б)

Таким образом, образование комилементрных пар по Уотсону-Крику уменьшает вероятность изомерного превращения, поскольку увеличение числа существенно изменяющихся естественных координат приводит к быстрому (экспоненциальному) уменьшению вероятности изомерного преобразования, что согласуется с экспериментальным фактом локальности химических превращений и наличия реакционных центров в молекулах [10].

Проведён анализ влияния водородных связей на положение частот и значение интенсивносгей полос поглощения изолированной комплементарной пары Ade-Ura по сравнению с изолированными молекулами Ura, Ade, определён вклад водородных связей в распределение потенциальной энергии каждого нормального колебания ди-мера и рассмотрено влияние каждой из двух водородных связей на характер смешения частот (приближение B3LYP). В результате влияния водородных связей в колебательном спектре пары «появляются» четыре «новые» полосы поглощения по сравнению со спектрами ОНК, что может служить критерием образования или разрыва определенного типа водородной связи в паре Ade-Ura. Остальные колебания, как и в случае конденсированных состояний, являются суперпозицией колебаний изолированных ОНК.

Определено, что частоты деформационных и валентных колебаний связей, участвующих в образовании водородных связей N'3H'...Ni и О'ю-.-НЫю, смещаются в область более высоких частот на ~100-И50 см"1, за исключением валент ного колеба-

ния 0(С'4-О',0). частота которого в димере уменьшается на 42 см"'. Для неплоских колебаний р(М'зН') и р(С2Н) аналогичные смещения составляют ~ 100+300 см '.

в

Рис. 8. Молекулярные диафаммы комплементарных пар Ade-Ura (а), Gua-Cyt (б), образованных по Уогеону-Крику, и Ade-Ura (в), образованной по Хугстину

Эти смещения являются причиной смешения колебаний Ura и Ade в колебательном спектре Ade-Ura (всего смешивается шестнадцать колебаний ОНК). «Появление» или «исчезновение» полос поглощения в области ~300-И800 см "' может служить критерием образования или разрыва определённого т ипа водородной связи в паре Ade-Ura, так как колебания с частотами 1002, 1653 см"' связаны с образованием водородной связи N'3H'...N], а колебания с частотами 300. 741, 1710 см"' - с образованием ДРУГОЙ ВОДОРОДНОЙ СВЯЗИ O'|0- -HN|0.

В четвёртой главе, исиользуя результаты анализа колебательных спектров, определён таутомерный состав ОНК в разных фазовых состояниях. Впервые выполненный расчёт и анализ нормальных колебаний шести таутомеров цитозина и их ПК спектров позволил интерпретировать экспериментальный спектр поглощения и определить на этой основе таутомерный состав изолированного цитозина (рис. 9).

Анализ колебательных спектров Cyt, Т1-Т5 показал, что каждый из шести таутомеров имеет характерные полосы поглощения как среди плоских, так и неплоских колебаний, что позволяет однозначно определять их присутствие среди таутомерной смеси. В частности, изменение ориентации Oll и NH связей при цис-транс изомерии Т1, Т2 и ТЗ, Т4 приводит к существенному изменению интенсивности соответствующих спектральных полос.

Сравнение теоретических спектров Cyt, Т1-Т5 и экспериментального спектра смсси таутомеров цитозина позволило сделать однозначный вывод о присутствии в изолированном состоянии наряду с канонической амино-оксо таутомерной формой

С>1 ещё трёх таутомеров, а именно: цис-, транс-амино-гидрокси (Т1, Г2) и цис-имиио-окео(ТЗ) форм (рис. 10).

н "1 | с

// кс 1 [ с

\/ \

и н

н 1

Рис. 9. Молекулярные диаграммы СуТ (амино-оксо) и его пяти таутомеров I 1 (цис-амино-гидрокси), Т2 (транс-амино-гидрокси), ТЗ (цис-имино-оксо). Т4 (транс-имино-оксо), Т5 (амиио-оксо) с нумерацией атомов

1440

1---^ -1

1220 ш

з 3

I

12 12С з 12 с с

-Л

1200

1120

■1

1060 820 740 см

Рис. 10. Экспериментальные (внизу) и вычисленные (вверху) спектры смеси таутомеров Су1 (С), Т1 (1), Т2 (2), ТЗ (3) в области 740-И 640 см'1

Одной из наиболее сложных задач при определении таутомсрного состава ОНК является установление таутомеров N9H<-»N7H имидазольного кольца пуриновых оснований. Для исследования влияния аминной группы на колебательные спектры Ade целесообразно рассматривать и сравнивать спектры таутомеров Pur-N9H, Pur-N7H и Ade-N9ll,Adc-N7H (рис. 11).

Надо отметить, что теоретические спектры хорошо воспроизводят значения частот и распределение интенсивностей большинства полос поглощения 'экспериментальных ИК спектров Риг и Ade в предположении, что существует только одна тауто-мерная форма, а именно Pur-N9H (Ade-N9H) (рис. 12). В то же время, присутствие только одного таутомера, например Ade-N9H. не позволяет объяснить природу происхождения в спектре Ade двух сильных по интенсивности полос поглощения с частотами 583 и 591 см*', а также провести интерпретацию целого ряда слабых по интенсивности полос поглощения в области 600-И 100 см"1.

а б

Рис. 11. Молекулярные диаграммы таутомерных форм М9Н (—) и N7H (—) Ade (а) и Pur (б)

Предполагая, что присутствие таутомера, протопированного но положению N,)H, в смеси таутомеров являются доминирующим, была проведена интерпретация колебательных спектров Pur и Ade с привлечением всех экспериментальных полос поглощения. Несомненно, такая оценка является лишь качественной, но она позволила провести интерпретацию всех полос поглощения и сделать вывод о таутомерном составе Pur и Ade в изолированном состоянии. При отнесении было учтено, что значения частот и интенсивностей амннной группы при расчёте в приближении B3LYP значительно завышены. На рис. 12 звёздочками отмечены колебания, соответствующие тау гомеру Pur, протопированного по положению N7. Сравнение экспериментальных и теоретических спектров с учетом присутствия н изолированном состоянии обоих таутомеров показывает, что они находятся в лучшем согласии по сравнению с теоретическими спектрами, вычисленными только для таутомеров Pur-N9H и Ade-N9I 1.

Например, присутствие таутомера Pur-N7H в изолированном состоянии позволило провести интерпретацию ряда слабых полос поглощения экспериментального спектра с частотами 1625, 1577, 1401, 1256, 1221 см"', а также уточнить интерпретацию полос поглощения с частотами 1378, 1333 см"1.

С учётом колебаний Ade-N7H стала возможной интерпретация слабых полос поглощения в спектре изолированного Ade с частотами 1005, 1017, 1127, 1246, 1334. 1358 см"1, а также сильной полосы поглощения с част отой 1625 см'1. Кроме того, было объяснено происхождение двух полос поглощения в области -600 см"'.

V, см

3700 3600

1

1

0

/

150-

100"

50-

п i

1200

Рис. 12.

(вверху)

—oi_Ua_jL__Jv1

-^lîl

1000

800

JL

/

1 H /

150 100 ■ 50 0

/

1 1

л_ul

L_L

1600 1400

1200

I

600 V, CM

/

150 100 50 H ■1 0

500

300

-1

100 V, CM

Pur-NyH (внизу). Линии, отвечающие таутомеру Pur-N7H, отмечены звёздочкой.

Используя комплексный подход были рассчитаны колебательные (ИК, КР, РКР) спектры таутомеров Pur (Pur-N7H, Pur-N^H) и их дейтерозамещённых (Pur-ND. Pur-NI {.C'xD и Pur-ND,C8D) для поликристаллического состояния и водного pací вора.

Полная, надежная и непротиворечивая интерпретация спектров позволила сделать выводы о таутомерном составе вещества в конденсированных состояниях, а именно: а) в твердом состоянии Pur существует лишь в одной таутомерной форме, а именно Pur-NyH, и образует водородную связь N7H...N9; б) в случае жидкой фазы наш расчёт показывает наличие обеих таутомерных форм, то есть Pur-N7H и Pur-N<)H. причем приблизительно в равных количествах (рис. 13).

Был выполнен расчёт частот и интенсивнос-iей спектров КР Gua и его трёх дейтерозамещённых (Gua-D,, Gua-D4, Gua-D5) в конденсированных состояниях, подуче-

ны теоретические спектры, удовлетворительно согласующиеся с экспериментальными и уточнена интерпретация для дейтсрозамещённых молекул. Это свидетельствует о корректности полученных моделей молекул, их адекватности реальной структуре и возможности на основе значений их параметров оценивать характер и величины внутри- и межмолекулярных взаимодействий в разных фазовых состояниях.

Pur-NH

.20

22

Дг

15

t

6

10 И1

S '12 14 8* ,'13<

t

lli

18

Y' 19

16 t I,

20

21

22 ' 23

Xi

Pur-ND

15 t

7 10

' 14

5 6 t t

ll

12 > 113

iil

17

20 t

19

18*

ii

Pur-ND,C8D

1500

20

22 21 t t

-1

500 см

7 10

I 1 11

u

ь 5!

12 »13

I

1

1500

20 1

15

t

19

17 t 118 t

21

)

22 I

-1

500 см

Рис. 13. Экспериментальные (1) и рассчитанные (2) спектры КР Pur-NH. Pur-ND и Pur-ND,C8D в водном растворе

Было показано, что в поликристаллическом состоянии Сиа образует водородные связи N7...HN14 и 0|2-..HN|. На основе анализа силовых и электрооптических параметров сделан вывод об образовании в щелочной среде водородных связей типа NM<; И|П...О и О12...НО, а также о присоединении H(D) к атому N7. Кроме тою. в водном растворе существует смесь таутомерных форм Сиа с преобладанием в среде с pl 1<0 таутомера N9H, а в среде с рН=11 - таутомера N711.

В пятой главе представлена методика, позволяющая эффективно использовать электронные спектры для определения изменения таутомерного состава молекулярных соединений в электронно-возбуждённых состояниях. Были рассчитаны и проана-

визированы электронно-колебательные спектры первых двух n-я* и п-п* переходов IJra. Thy. Cyt (амино-окео и амипо-гидрокси форм), Pur и Ade (Pur-N7II, Pur-N4I ! и Ade-N7H, Adc-NijH) в разных фазовых состояниях. Показано, что для определения тау гомерных форм необходимо выбирать такие электронно-возбуждённые состояния, в которых структурно-динамические модели рассматриваемых таутомеров существенно различаются. Для пиримидиновых ОНК определение таутомерного состава возможно, начиная с первого возбуждённого состояния, а для пуриновых - со второго. в отличие от обычных изомеров, где существенные структурные изменения наблюдаются, как правило, начиная с четвёртого и выше электронных состояний.

Рис. 14. Теоретические спектры поглощения первого тт-л* электронною перехода молекул Cyt-1 (а) и Cyt-II (б)(— мономер, — поликристалл)

Ьыло рассмотрено влияние водородных связей на электронно-колебательные спектры ОНК. Для этого при расчёте вибропной структуры первых п-к* электронных переходов Ura, Thy и Cyt в разных фазовых состояниях были использованы колебательные спектры, вычисленные по методике, предложенной в главе 2. Теоретические электронно-колебательные спектры в полной мере воспроизводят наблюдающиеся в эксперименте отличия спектров Ura, Thy и Cyt для изолированного и конденсированных состояний, проявляющиеся в характерном размытии огибающих полос поглощения (рис. 14).

Выполненный расчёт электронно-колебательных спектров первых п-тс* электронных переходов таутомерпых форм Pur-N7H и Pur-N9H для газовой фазы подт вер-

ждаст результаты определения таутомерного состава с помощью колебательных спектров и вывод об их одновременном присутствии в газовой фазе, поскольку теоретические спектры обоих таутомеров соответствуют эксперименту. Аналогичный вывод получеп при анализе теоретических вибронных спектров первых л-л* переходов ray гомеров Ade-N7H и Adc-NgH для поликристалличеекого состояния.

Сравнение экспериментального и теоретических элеетронно-колебательны.ч спектров второго л-л* перехода, для которого структурно-динамические модели таутомеров Ade значительно отличаются, позволяет сделать однозначный вывод о присутствии в твёрдой фазе только таутомерпой формы Ade-N9H (рис. 15), что подтверждается результатами определения таутомерного состава с помощью колебательных спектров. Кроме того, по колебательной структуре электронных спектров первых пл* переходов Cyt определено наличие лактамной и лактимной форм в изолированном состоянии (рис. 14).

300

900

1500

2100 см

-1

Рис. 15. Теоретические спектры поглощения, отвечающие второму л-л* электронному переходу таутомеров Лde-^I,,H (—) и Adc-N7H (-----)

С 4 N3 С 2

\

J "Ni

V

III

Рис. 16. Молекулярные диаграммы таутомеров Im (I и II) и промежуточной структуры (III)

Методом элекгронной спектроскопии было рассмотрено проявление внутримо-

.пекулярного механизма переноса протона в 1т. Для этого были решены колебательные задачи и построены структурно-динамические модели 1т (1 и II) и промежуточной структуры (III, рис. 16).

Изменения длин связей при возбуждении определялись с помощью полуэмпирических корреляций, а вычисление изменений валентных углов молекул методом гибридных атомных орбиталей (ГАО), разработанного нами, сводилось к решению системы линейных уравнений вида

£ = = + + + К),

где £=дФ&, £лв=Шав1(2ав - относительные изменения зарядов па атоме А и связи АВ в /-м возбуждённом состоянии;

~ ^г I , (XIп = I ^Г5 - относительные изменения коэффици-

1"ао ^ ао

ентов в представлении г-ой ГАО через АО данного атома фг ~ / ,Сгг%Рг

Г Ь г

= С2 /У V С' = dJr.X?lУ ddr,X

г / J„r , ~iS rs rs SS / J...J r.s I S s.\

AO

ss ■

относительные

вклады соответственно r-й ГАО в заряд на атоме А и перекрывания .s-й и s'-it АО в перекрывание ГАО г- й и r '-й атомов А и В.

1000

Рис. 17. Спектр поглощения первого к,л* 1 (-------) и структуры III (----)

2000

си

электронного перехода для имидазола

Проведенный расчёт и теоретический анализ электронно-колебательных спектров 1m (1) и промежуточной молекулярной структуры (III) показал, что существенные отличия в изменении геометрических параметров рассматриваемых молекул при их возбуждении в первое лл* электронное состояние приводят к появлению в спектре структуры III сильной по интенсивности полосы поглощения в области 1420 см"1 (рис. 17). ')то делает возможным идентифицировать внутримолекулярный механизм переноса протона в Im с образованием промежуточной структуры 111, т.е. как lollloll.

Сравнение структурно-динамических моделей Im и Ade показывает, что в ими-дазольном кольце Ade изменения длин связей и углов в несколько раз меньше, чем в

1т, что, в свою очередь, снижает возможность обнаружения внутримолекулярного механизма переноса протона методами электронно-колебательной спектроскопии.

Таким образом, проведенный анализ показал, что в соответствии с предложенной методикой определения изменения таутомерного состава вещества в электронно-возбуждённых состояниях, сначала необходимо построить структурно-динамические модели в комбинирующих электронных состояниях. Определять таутомерный состав можно только для тех состояний, в которых структурно-динамические модели исследуемых таутомеров значительно отличаются. Сравнительный анализ таутомерного состава в основном и электронно-возбуждённых состояниях позволяет определять таутомерпые формы, образующиеся в результате электронного возбуждения, а также исследовать механизм таутомерных превращений.

В шестой главе изложен новый полуэмпирический метод оценки таутомерного состава вещества на основе расчёта и анализа параметров таутомерного равновесия и стабильности, при вычислении которых учитывается механизм реакции и те структурные изменения, которые происходят в молекуле при переносе протона.

Для характеристики таутомерного равновесия А <-> В предлагается использовать параметр (назовем его «параметр равновесия»), определяемый как отношение сумм величин, характеризующих степень устойчивости связей, образуемых подвижным протоном и центрами его присоединения:

Лд„ = -

2- «,

1С Л

Суммирование проводится только по связям /' и у гаутомеров Л и В. образующих структурный фрагмент, в котором происходит перенос протона. В качестве характеристик устойчивости связей предлагается использовать величины где Ь. и Е, - индекс и энергия ;'-й связи. Кроме того, для связи Х-Н с «мигрирующим» при таутомерном превращении протоном учитывается элеюроотрицательность атома

X: йх.„ = Ху /£х.„ .

Под индексом /-н связи (между атомами У и Ъ) понимается величина = X! ^ Р/1* , где Р м - элементы матрицы плотности. Они инвариантны

при поворотах систем координат, характеризуют прочность химической связи и вычисляются квантово-химическими методами. Между длинами и индексами связей могу) бы ть построены полуэмпирические корреляции, что позволяет оценивать величины индексов связей по экспериментальным значениям длин связей анализируемых молекул.

Учитывая определение параметра равновесия /?лп, можно ожидать, что оценка его величины даст информацию о направлении реакции таутомерного превращения Л <-> В : при фоцесс идет в направлении А -> В. а при Кл0 < 1 - А В.

Параметр равновесия можно рассчитывать с учётом как внутри-, так и межмолекулярного механизма переноса протона. При этом вычисление параметров будет определяться структурными фрагментами исходного и конечного продуктов реакции, где происходит перенос протона, и зависеть от стадийности процесса.

Второй важной характеристикой таутомерного состава является его стабильность, определяемая по значениям полных энергий молекулярных структур. По аналогии с параметром равновесия введем для оценки стабильности системы А <~> В относительно «исходного» таутомера Л (или «конечного» В) параметр (назовем его

«параметр стабильности») S д „ :

Параметр стабильности может оказаться полезным при оценке относительной стабильности состояний А <-> В, Л < > С', Л <-> Г) и т.д. в ряду возможных таутомер-ных превращений, причем при разных (внутри- и межмолскулярных) механизмах переноса протона, и позволит предсказывать, какое таутомерное превращение является наиболее вероятным и каков в этом случае его механизм.

Предложенный полуэмпирический параметрический метод, основанным на

расчете параметров равновесия R д п и стабильности ^лн с учетом внутри-и межмолекулярного механизмов переноса протона был использован для анализа таутомерного состава лактам-лактимной и тион-тиольной таутомерии ( Jra, Thy и их тиозамещенных. Применение данного подхода к оценке относительной стабильности тауто-меров Ura и Thy и их тиозамещенных показало хорошее согласие полученных результатов с экспериментальными данными и результатами расчетов неэмпирическими квантово-химическими методами.

Рис. 18. Молекулярные диаграммы 2S,4S-Ura (а) и таутомеров 121 (б) и 2141 (в)

Метод был использован для анализа таутомерного состава лактам-лактимной и тион-тиольной таутомерии Ura, Thy и их тиозамещенных, а также амино-иминной таутомерии Ade, Pur, Cyt и Gua. Получено полное согласие с имеющимися экспериментальными данными, что свидетельствует о работоспособност и параметрического метода и достоверности вычисленных параметров. Метод позволяет не только прогнозировать присутствие таутомеров, сложность экспериментального определения которых связана с их малым количеством, например, таутомеров Pur-N7H и Ade-N7H в изолированном состоянии, но и определять путь таутомерного превращения при внутри- и межмолекулярном механизме переноса протона. Например, для 2S,4S-lJra возможно попарное внутримолекулярное таутомерное превращение 2S.4S-IJra—>121—»2141, т.е. одновременное существование трёх молекулярных структур (рис. 18). Данный прогноз позволил провести интерпретацию колебат ельного спектра 2S.4S-Ura и был подт верждён расчётом интенеивностей спектров РКР.

= R.

дв

Расчёт параметров равновесия подтвердил корректность ранее проведённой интерпретации ИК спектров Cyt и предсказал существование валентного таутомера амино-гидрокси формы.

Было показано, что более стабильной для Ade является таутомерная форма Ade-NcjH. При этом возможен внутримолекулярный перенос протона и гаутомерный переход в форму Ade-N7H. Кроме того, предсказано существование иминной формы таутомера Ade-N7H, что соответствует появлению в ИК спектре слабых по интенсивности полос поглощения для этого таутомера. Относительная стабильность таутомера Pur-N9II по сравнению с Pur-N7H несколько выше, а параметр таутомерного равновесия равен единице. Существование обоих таутомеров Pur-N^H и Pur-N7H в газовой фазе также подтверждается экспериментальными колебательными спектрами. Для изолированного Gua стабильность таутомера Gua-N7H выше, чем Gua-NyH. Кроме этого, наблюдается уменьшение степени стабильности в ряду таутомеров Gua-2a. Gua-2b, Gua-3a, Gua-3b, Gua-4, что совпадает с данными неэмпирических расчётов (рис. 19).

Рис. 19. Молекулярные диаграммы таутомеров Оиа-К>11

В седьмой главе на основе определения параметра равновесия выполнен модельный расчёг относительных констант диссоциации ОНК в водном растворе и определена температурная зависимость от рГ1 в интервале от 0 до 50 °С (табл. I). Расчёты относительных констант кислотности и основности таутомеров ОНК позволили дать общую характеристику влияния водного растворителя на поведение ОНК. находящихся в состоянии таутомерного равновесия.

Расчёт относительных констант позволил объяснить одну из причин образования комплементарных пар Ade-Thy и Оиа-С\! не только из канонических, но и из редких таутомерных форм (рис. 20). Установлено, что одной из причин образования комплементарных пар как канонических, так и редких таутомерных форм является нротолитичсское равновесие сопряжённых ОНК.

Таблица 1

Вычисленные значения показателей кислотности (рК„), основности (рА'„) для тауто-меров ОН К при разных температурах (:, °С) и рЛ"„ для экспериментально определённых констант ионизации (К„)

Тау гомеры. (X -»У) рК Т= 0 10 20 25 30 40 50

Лс1е(ат) ->А(1е(пп) ркк 4.97 10.93 4.55 10.51 4.18 10.14 4.01 9.97 3.84 9.80 3.55 9.51 3.27 9.23 4.1 " 3.6" 4.1 " 9.7 '

Пга->321 рА'К рК„ 10.03 6.11 9.60 5.68 9.23 5.31 9.06 5.14 8.89 4.98 8.60 4.68 8.33 4.41 9.5 9.25 9.5

Уридин-5'-фосфат л Р к. 9.34 9.18 9.01 8.85

'Пту—>321 Ркк р к„ 10.65 5.29 10.23 4.87 9.86 4.51 9.69 4.34 9.53 4.17 9.23 3.87 8.95 3.59 9.9 9.68

ТЬу->141 рКк рк„ 10.46 4.96 10.54 4.54 10.17 4.17 10.0 4.00 9.83 3.83 9.54 3.54 9.26 3.26

ТЬу—>121 рКк рКо 10.78 5.16 10.36 4.74 9.99 4.37 9.82 4.20 9.65 4.03 9.36 3.74 9.08 3.46

Су1 (ке1-ап1 —>ке1-1пт) Р К„ рКк 3.89 12.02 3.48 11.59 3.11 11.22 2.93 11.05 2.77 10.89 2.47 10.59 2.20 10.32 11.8

Су1 (ксЫт ->еп-ат) рка рА'К 5.54 10.34 5.12 9.92 4.75 9.55 4.58 9.38 4.42 9.22 4.11 8.92 3.85 8.65 4.46 4.1 4.5

Цитидин 1 рКа 4.32 4.22 4.15 4.06

Оиа (кЛ ~>сп) Р^к рК„ 10.8 5.16 10.37 4.73 10.0 4.36 9.84 4.20 9.67 4.03 9.37 3.73 9.1 3.46

Ош^кеЫт ->еп-ат) рА'о Р^к 5.61 10.33 5.19 9.90 4.82 9.54 4.66 9.38 4.48 9.20 4.19 8.91 3.92 9.64 9.22

Примечания: 1. Верхняя строчка относится к исходному таутомеру, нижняя - к конечному. 2. Экспериментальные данные приведены а - для основания; с' - для рибо-пуклеозида; " - в кислой срсде;г - в щелочной среде;д - зависимость от температуры.

Ьыл выполнен расчёт и анализ времени жизни молекулярных структур, образующихся при таутомериых превращениях 5-замещённых ига по межмолекулярному механизму переноса протона для водных растворов с разным значением рН.

Влияние рП среды сказывается на относительном расположении колебательных уровней, для которых наблюдается туннельный эффект. В отличие от изолированных молекул перенос протона в водной среде, согласно полученным результатам расчёта времён жизни, происходит преимущественно через состояния, расположенных ниже середины потенциального барьера. Очевидно, это связано с существенно меньшим заселением этих уровней (по Больцману), поэтому такие туннельные переходы экспериментально не фиксируются.

зависимость рК от температуры

t,'C

-50 3.2 \ -40\ \ -30 \ \ 4 5,6 7 8 9,10

-20 \ \ -10 \ \ V-A-,- - ... 1... , I '

1 - Ade (am) 3 - Gua* (en)

2 - Cyt (im)

7

4-pKB

10

11

pK

5 -Cyt* (en)

6 • Ura (en, 141)

7 - Gua (ket)

8-Thy (en, 121) 9 - Ade* (im) 10-Thy (en, 141)

Рис. 20. Температурная зависимость констант основности и кислотности

Расчёт показал, что механизм переноса протона, который в свою очередь зависит от рН среды, может заключат ься как в последовательном (образование цвпттер-ионных форм), так и одновременном переносе протонов вдоль водородных связей (рис. 21).

fi

^ V ч

IN

N :

' ÏÎ

' о

N

\

Рис. 21. Межмолекулярный механизм переноса протона в димерах IJra с одновременным (а->в->д) и последовательным переносом протонов (б->г)

Основные результаты и выводы 1. Предложена и апробирована методика расчёта колебательных спектров молекулярных соединений (Ura, Thy, Cyt, Ade, Gua, Pur, Im, их дейтерозамещённых. ni-логен- и тиозамещённых) в разных фазовых состояниях. Дана полная теоретическая интерпретация (включая обертоны и составные тона) ИК спектра изолированного Ura и колебательных (ИК и KP) спектров поликристаллического Ade-N^ll (модель тетрамера).

2. 11редложена и апробирована методика определения изменений таутомерного состава в электронно-возбужденных состояниях. Даны практические рекомендации построения структурно-динамических моделей молекул в электронно-возбуждённых состояниях. Выполнены расчёты электронно-колебательных спектров первых двух п-тс* и л-л* переходов Ura, 'l'hy, Cyt (амино-оксо и амино-гидрокси форм). Pur и Ade (Pur-N7H, Pur-N9H и Ade-N7H, Ade-N9H). Показано, что для пиримидиновых ОНК анализ таутомерного состава методами электронно-колсбательпой спектроскопии возможен начиная с первого возбуждённого состояния. а для пуриновых - со второго.

3. Изучено влияние водородных связей на колебательные и электронные спектры пар ОНК в разных фазовых состояниях. Рассмотрено влияние водородных связей на колебательные спектры комплементарных пар Ade-Thy, Gua-Cyt, Ade-Ura в зависимости от их образования по Уотсону-Крику и Хугстину. Показано, что в разных фазовых состояниях колебательные спекгры комплементриых пар являются практически суперпозицией спектров отдельных фрагментов (Gua, Cyt, Ade, Thy и Ura), т.е. в паре фрагменты выступают как мало связанные, почти независимые.

4. Установлено, что экспериментальный спектр изолированного цитозина является смесыо спектров четырёх молекулярных структур - канонической амино-оксо гаутомерной формой Cvt и его трёх таутомеров, а именно: цис-, транс-амино-гидрокси и цис-имино-оксо форм. Установлено, что колебательные И К спектры Pur и Ade являются суперпозицией спектров таутомеров Pur-N7fl, Pur-N4H и Ade-N•¡1-1, Ade-NoH с доминированием таутомерных форм, протонированных по положению N9. Усгновлено, что в поликристаллическом состоянии существует только одна таутомерная форма Pur-N7H, а в водном растворе, так же как и в изолированном состоянии, - обе таутомерные формы Pur-N7H и Pur-NqH. Усгновлено, что в водном растворе существует смесь таутомерных форм Gua с преобладанием в среде с рН<0 таутомера N9H, а в среде с pi 1 - таутомера N7H.

5. Установлено, что при электронном возбуждении происходит таутомерное превращение Ura—»321 (цис изомер 2-гидрокси,4-оксо таутомерной формы). Показана (на примере имидазола) возможность исследования внутримолекулярного механизма переноса протона методами колебательной и электронной спектроскопии.

6. Установлено, что, перенос протона в комплементарных парах связан с образованием цвиггер-ионных таутомерных форм ОНК. Предпочтительность образования комплементарных пар по какой-либо модели (например, по Уотсону-Крику или Хугстину) связана с образованием в них только одного локального центра для переноса протона. Наличие двух локальных центров в парах Gua-Cyt и Ade-Thy значительно уменьшает вероятность образования редких таутомерных форм в основном состоянии.

7. Проанализированы динамические пикосекундные спектры Thy и Cl-Ura. Установлено, что в водном растворе существует несколько каналов туннелирования протона. зависящих от pH среды и отстоящих друг от друга на ккал. Механизм переноса протона, который в свою очередь зависит от pH среды, может происходи ть как с переносом одного прогона (образование цвиттер-ионных форм), так и с одновременным переносом двух прогонов вдоль водородных связей.

8. Разработан и апробирован новый полуэмпирический метод оценки таутомерного состава молекулярных соединений на основе расчёта и анализа параметров таутомерного равновесия и стабильности, при вычислении которых учитывается механизм реакции и те структурные изменения, которые происходят в молекуле при

переносе протона. Метод позволяет прогнозировать таутомерный состав вещества и определять путь таутомерного превращения при внутри- и межмолекулярном механизме переноса протона. Установлено, что для 2S,4S-Ura возможно попарное внутримолекулярное гаутомерное превращение 2S,4S-Ura—> 121 —>2141. Данный т аутомерный состав подтверждён расчётами спектров ИК и РКР.

9. Предложен метод расчёта относительных констант диссоциации ОНК в водном растворе и определена температурная зависимость от pH в интервале от 0 до 50 С. Установлено, что одной из причин образования комплементарных пар как канонических, гак и редких таутомерных форм является протолитическое равновесие сопряжённых ОНК.

Список цитируемой литературы

1. Зенгер В. Принципы структурной организации нуклеиновых кислот. - М.: Мир. 1987. -854 с.

2. Eignere J., Marzin С., Katritzky A.R., Linda P. The tautomerism of heterocycles. - New York: Academic Press. 1976. - 655 p.

3. Jeffrey G.A., Saenger W. Hydrogen Bonding in Biological Structures. - Berlin, Germany: Springer. 1991. - 569 p.

4. Волькетитейн M.B., Елъяшевич M.A., Степанов Б. И. Колебания молекул. Т. 1.2. М.-Л.: ГИИТЛ. 1949. - 1200 с.

5. Свердлов Л.М., Ковнер М.А., Крайнов Е Л. Колебательные спектры многоатомных молекул. - Д.: Наука. 1970. - 559 с.

6. Gribov L.A., Orville-Thomas W.J. Theory and methods of calculation of molecular spectra. - Chrichcster. N.Y.: Wiley. 1988. - 636 p.

7. Нот Дж. Квангово-химические модели. // У ФИ, 2002. Т. 172. № 3. С. 349-356.

8. Кон В. Электронная структура вещества - волновые функции и функционалы плотности. // УФП. 2002. Т. 172. № 3. С. 336-348.

9. Frisch M.J.. Trucks С. IV.. Schlegel H.B. et al. Gaussian Inc., Pittsburgh PA (2003).

10.Грибов Л.А.. Баранов В.И. Теория и методы расчёта молекулярных процессов: спектры, химические превращения и молекулярная логика. - М.: КомКнига. 2006. - 480 с.

Основные публикации по теме диссертации

1. Баранов В.И., Тен Г.Н. (1985) Расчёт нормальных колебаний пиридина. Известия ТС'ХА. Вып. 2, 168-172.

2. Баранов В.И., Тен Г.Н. (1985) Расчёт нормальных колебаний молекул пиразина и пиримидина. Известия ТСХА, Вып. 3, 183-188.

3. Баранов В.И., Тен Г.Н. (1986) Применение метода гибридных орбиталей для определения изменений валентных углов молекул при возбуждении. Известия ТСХА. Вып. 3, 180-185.

4. Тен Г.Н., Ковалёв И.Ф., Базов В.П., Харченко В.Г. (1986) Спектрально-люминесцентные свойства некоторых солей пирилия и тиопирилия. Журнал прикладной спектроскопии, 45, 949-953.

5. Баранов В.И., Тен Г.Н. (1990) Расчёт электронно-колебательных спектров молекул метилзамещённых глиоксаля и пиримидина. Журнал прикладной спектроскопии, 52.76-81.

6. Тен Г.Н., Нечаев В.В., Березин В.И., Баранов В.И. (1997) Расчёт нормальных колебаний аденина и его дейтерозамещённых. Журнал структурной химии, 38. 324333.

7. Теп Т.Н., Нечаев ВВ., Березин В.И., Баранов В.И. (1997) Расчёт электронно-колебательных спектров молекулы аденина. Журнал структурной химии, 38, 334344.

8. Бурова ТТ., Тен Т.Н., Березин В.И. (1999) Квантово-механичеекий расчёт спектров резонансного комбинационного рассеяния аденина. Оптика и спектроскопия, 87, 397-407.

9. Bourova Т., Ten G., Berezin V. (1999) Theoretical analysis of intensity distribution in Raman and resonance Raman spectra of biological molecules. Journal of molecular structure, 480-481, 253-261.

10 .Bourova Т., Ten G., Andreeva S., Berezin V. (2000) Theoretical analysis of Raman and

resonance Raman spectra of simple bases of nucleic acids. Journal of Raman Spectroscopy, 31,827-836.

11 .Бурова Т.Г., Тен Т.Н., Андреева C.E. (2000) Квантово-механичеекий анализ спек-

тров резонансного комбинационного рассеяния молекулы урацила. Оптика и спектроскопия, 89, 228-233.

12. Тен Г.Н., Баранов В.И. (2001) Колебательная структура спектров поглощения и модели молекул HNO и DNO в возбуждённом состоянии. Журнал прикладной спектроскопии, 68,132-137.

13. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. (2001) Анализ ИК спектров и водородных связей урацилаи М^-дейтсроурацила. Журнап структурной химии, 42, 666-676.

14. Тен Т.Н., Нечаев В.В., Баранов В.И. (2002) Структура молекулы биацетила в возбужденном состоянии и анализ спектров поглощения и флуоресценции. Оптика и спектроскопия, 92, 418-425.

15. Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Кучерова В.В. (2003) Квантово-механичеекий расчёт распределения ингенсивностей в спектрах резонансного комбинационного рассеяния молекулы тимина. Оптика и спектроскопия, 95, 29-33.

16.Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Кучерова В.В. (2004) Квантово-механичеекий расчёт распределения ингенсивностей в спектрах резонансного комбинационного рассеяния молекулы цитозина. Оптика и спектроскопия, 97, 1-4.

17. Тен Т.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. (2004) Исследование таутомерных форм пурина методами колебательной спектроскопии и резонансного комбинационного рассеяния. 1. Определение таутомерных форм пурина в разных фазовых состояниях. Известия вузов. Физика, №6, 47-59.

18. Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Кучерова В.В. (2004) Исследование таутомерных форм пурина методами колебательной спектроскопии и резонансного комбинационного рассеяния. II. Квантово-механичеекий расчёт спектров резонансного комбинационного рассеяния таутомеров пурина. Известия вузов. Физика, №7, 33-36.

19.Тен Т.Н., Баранов В.И. (2004) Исследование таутомерии нуклеиновых оснований методами электронно-колебательной спектроскопии. Журнал прикладной спектроскопии, 71, 703-711.

20. Тен Т.Н., Баранов В.И. (2004) Анализ электронно-колебательных спектров урацила. тимина и цитозина. Оптика и спектроскопия, 97, 1-9.

21 .Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Кучерова В.В. (2004) Квантово-механичеекий расчёт распределения интенсивное!ей в спектрах резонансного комбинационного рассеяния молекулы гуанина. Оптика и спектроскопия, 97, 768-771.

22. Тен Т.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. (2005) Анализ водородных связей по ИК спектрам тимина и NiNj-дейтеротимина. Журнал прикладной спектроскопии, 72. 99105.

23. Тен Г.Н., Баранов В.И. (2005) Расчёт и анализ ИК спектров цитозина в разных фазовых состояниях. Журнал прикладной спектроскопии, 72, 149-156.

24. 7ен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. (2005) Расчёт спектров комбинационного рассеяния и определение структуры гуанина в поликристаллическом состоянии и водном растворе. Журнал структурной химии, 46, 1032-1040.

25. Бурова ТТ., Тен Г.Н., Анашкин A.A. (2005) Квантово-механический расчет распределения интенсивностей в спектрах резонансного комбинационного рассеяния i иозамещенных урацила. Оптика и спектроскопия, 99, 737-741.

26. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. (2006) Расчёт и интерпретация ИК и РКР спектров 5-галогензамещённых урацила. Журнал прикладной спектроскопии, 73, 437442.

21. Тен Т.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. (2007) Определение таутомерных структур тиозамещённых урацила методами ИК и РКР спсктроскопии. Журнач структурной химии, 48, 482-490.

28. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. (2007) О механизме процесса переноса протона в имидазоле. Журнал структурной химии, 48, 674-685.

29. Тен Г.Н., Баранов В.И. (2007) Исследование таутомерного равновесия оснований нуклеиновых кислот в водном растворе. Журнал структурной химии, 48, 934-941.

30. Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Анашкин A.A. (2008) Квантово-механический расчёт распределения интенсивностей в спектрах резонансного комбинационного рассеяния пары гуанин-цитозин. Оптика и спектроскопия, 104, 737-742.

31 .Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Анашкин A.A. (2008) Квантово-механический расчёт относительных интенсивностей линий в спектрах резонансного комбинационного рассеяния молекулярных пар аденин-тимин и аденип-урацил. Оптика и спектроскопия, 104, 731-736.

32. Тен Т.Н., Баранов В.И. (2008) Проявление внутримолекулярного переноса прогона в имидазоле в электронно-колебательном спектре. Журнал прикладной спектроскопии. 75, 164-169.

33. Тен Т.Н., Баранов В.И. (2009) Анализ пикосекуидпых спектров флуоресценции таутомеров тимина и 5-хлорурацила - расчёт времени жизни в водных раст ворах с разными pH. Журнал структурной химии, 50, 96-102.

34. Тен Г. И., Бурова Т.Г., Баранов В.И. (2009) Расчёт и анализ колебательных спектров комплементарных пар аденин-тимин, гуанин-цитозин и аденип-урацил в конденсированном состоянии. Журнал прикладной спектроскопии, 76, 84-92.

35. Тен Т.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. (2006) Вибронные спектры и структура возбужденных состояний многоатомных молекул. /¡Известия Саратовского университета. Серия Физика, 6, Вып. 1<2, 41-59.

36. Бурова Т.Г., Тен Г.Н. (2007) Исследование оснований нуклеиновых кислот методами спектроскопии комбинационного рассеяния. //Известия Саратовского университета. Серия Физика, 8, Вып 1^2, 3-29.

37. Тен Т.Н., Баранов В.И. (1985) Расчёт тонкоструктурных электронно-колебательных спектров многоатомных молекул. Учёт изменений валентных углов. IX Всесоюзное совещание по квантовой химии. Иваново, с. 27.

38.Bourova Т., Ten G., Berezin V. (1998) Theoretical analysis of intensity distribution in Raman and resonance Raman spectra of biological molecules XXIV European Congress on Molecular Spectroscopy. Czech Republic, Prague, p. 49.

39.Bourova Т., Ten G., Andreeva S. (1999) Quantum-mechanical calculation of intensity distribution in resonance Raman spectrum of purene. Proc. Of XIV International School-Seminar "Spectroscopy of Molecules and crystals". Odessa, p.227.

40.Bourova Т., Ten G. (2001) New mathematical aspects of quantum-mechanical analysis of Raman and resonance Raman spectra of polyatomic molecules. Application to biological molecules. I. Thymine. International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy. Turku, Finland, p.38.

41. Ген Т.Н., Бурова Т.Г. (2001) Спектроскопическое исследование структурной модели поликристалличсского урацила. 2-я Всерос. конф. "Молекулярное моделирование", 24-2-6 апреля. Москва, с. 110.

42. Теп Т.Н., Бурова Т.Г. (2001) Анализ колебательных спектров и водородных связей пурина. Проблемы оптической физики. Материалы 4-й Международной молодёжной научной школы по оптике, лазерной физике и биофизике. 3-6 октября. Саратов, с. 107-109.

43. Теп G., Kucherova V., Bourova Т. (2003) Quantum-mechanical analysis of RRS of thymine and uracil molecules. Proc. XVI International School-Seminar "Spectroscopy of molecules and crystals. Sevastopol. Ukraine, p.219.

44.Bwovfl Т., Ten G.. Kucherova V. (2004) Quantum-mechanical analysis of RRS of biological molecules. XXVII European Congress on Molecular spectroscopy. Krakow. Poland, p.3 59.

45. Ген Г.Н., Минор A.A., Баранов В.И. Определение таутомерных форм нуклеиновых оснований по вибронным спектрам высоковозбуждённых оснований. 4-я Всерос. конф. "Молекулярноемоделирование", 12-15 апреля. Москва, с. 107.

АЬ. Тен Г.Н., Бурова Т.Т., Баранов В.И. (2007) Исследование таутомерии оснований нуклеиновых киелот в разных фазовых состояниях методами элекгронно-колебательпой спектроскопии. Национальная конференция «Информационно-вычислительные технологии в решении фундаментальных научных проблем и прикладных задач химии, биологии, фармацевтики и медицины». Сборник материалов ИВТН-2007. М„ 2007, с. 14; http://wwvv.ivtn.ru,'2007/biomedchem/cntcr/paper. pbp?p=609

47. Ten Т.Н., Баранов В.И. (2007) Исследование таутомерии оснований нуклеиновых кислот в разных фазовых состояниях методами ИК и РКР спектроскопии. Национальная конференция "Информационно-вычислительные технологии в решении фундаментальных научных проблем и прикладных задач химии, биологии, фармацевтики и медицины". Сборник материалов ИВТН-2007. М., 2007, с. 14; hti р ://www.i vtn. ru /2007/biomedchem/enter/paper.php'?p=606

48.Burova T.G., Ten G.N., Anashkin A.A. (2008) Quantum-mechanical calculation of the intensity distribution in resonance Raman spectra of derivativies of uracil. European congress on molecular spectroscopy. Croatia, p. 190.

49. Burova T.G., Ten G.N., Anashkin A.A. (2008) Quantum-mechanical analysis of the intensity distribution in resonance Raman and two-photon absorption spectra of nucleic acid base pairs. European congress on molecular spectroscopy. Croatia, p. 184.

50. Burova T.G., Ten G.N., Anashkin A.A. (2008) Quantum-mechanical calculation of the intensity distribution in resonance Raman spectra of nucleic acid duplex structures. Proceedings of 21 International conference on Raman spectroscopy. London, Great Britain, p.511-513.

'Ген Галина Николаевна

Теоретический анализ гау гомерного состава и таутомерных превращений оснований нуклеиновых кислот методами оптической спектроскопии

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора физ.-мат. наук

Нодписано в печать 24.03.2009 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Объем 2,0 ус.печ. л. Тираж 100 экз. Заказ 29 Типография АВП «Саратовский источник» г. Саратов, ул. Университетская, 42, оф. 106 т. 52-05-93

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Прототропная таутомерия оснований нуклеиновых кислот (обзор).

1.1. Явление таутомерии. Свойства и применение пурино-вых и пиримидиновых оснований.

1.2. Спектральное и квантово-химическое исследование таутомерии оснований нуклеиновых кислот.

1.2.1. Инфракрасная спектроскопия.

1.2.2. Электронные и электронно-колебательные спектры.

Структура электронно-возбужденных состояний

1.2.3. Спектроскопия высокого временного разрешения.

1.2.4. Основные признаки таутомерии.

1.3. Электронные и колебательные спектры комплементарных пар в разных фазовых состояниях.

1.4. Исследование взаимодействия оснований нуклеиновых кислот с водой.

1.5. Проблемы и задачи спектрального и квантово-химического исследования таутомерии оснований нуклеиновых кислот.

Глава 2. Методика расчёта колебательных спектров молекулярных соединений в разных фазовых состояниях.

2.1. Полуэмпирические методы расчёта (DFT и ВО) колебательных спектров многоатомных молекул.

2.2. Расчёт частот колебаний и интенсивностей полос в ИК спектре изолированного урацила.

2.3. Интерпретация ИК спектра поглощения изолированного урацила с учётом множественных резонансов Ферми

2.4. Расчёт частот колебаний и интенсивностей полос ИК и КР спектров поликристаллического аденина-ЫоН (приближение (B3LYP).

2.5. Расчёт спектров КР поликристаллического аденина

N9H и его дейтерозамещённых в ВО приближении.

2.6. Расчёт частот и интенсивностей ИК и КР спектров 2,4-дикетонной формы урацила в конденсированных и изолированном состояниях (ВО приближение).

2.7. Выводы

Глава 3. Влияние водородных связей на колебательные спектры оснований нуклеиновых кислот и комплементарных пар.

3.1. Влияние водородных связей на ИК спектры тимина и >4ь1Мз-дейтеротимина в твёрдом состоянии и водном растворе.

3.2. Исследование влияния водородных связей на ИК спектры цитозина в твёрдой и жидкой фазах.

3.3. Влияние водородной связи на структуру и колебательные спектры комплементарной пары аденин-урацил в изолированном состоянии.

3.4. Влияние водородной связи на структуру и колебательные спектры комплементарных пар аденин-тимин, гуанин-цитозин, аденин-урацил в конденсированных состояниях.

3.5. Выводы.

Глава 4. Определение таутомерного состава молекулярных соединений в разных фазовых состояниях по колебательным спектрам

4.1. Определение таутомерных форм изолированного цитозина по ИК спектрам.

4.2. Прототропная таутомерия имидазольного кольца пуриновых оснований нуклеиновых кислот.

4.2.1. Расчёт частот колебаний и интенсивностей в ИК и КР спектрах пурина (Pur-N7H, Pur-N9H) и его дейтерозаме-щённых в разных фазовых состояниях.

4.2.2. Расчёт распределения интенсивностей в спектрах РКР пурина (водный раствор).

4.3. Определение таутомерного состава пурина и аденина в изолированном состоянии.

4.4. О механизме таутомерного превращения в имидазоле

4.5. Определение таутомерных форм гуанина в конденсированных состояниях

4.5.1. Расчёт частот колебаний и интенсивностей полос спектра КР гуанина в поликристаллическом состоянии

4.5.2. Спектры КР и структура гуанина в водном растворе при разных рН.

4.6. Выводы.

Глава 5. Исследование таутомерии по электронно-возбуждённым состояниям.

5.1. Структура аденина, пурина, урацила, тимина в п-тг и

7C-7U* возбуждённых электронных состояниях.

5.2. Определение таутомерных форм пурина и аденина по электронно-колебательным спектрам.

5.3. Расчёт и анализ электронно-колебательных спектров пиримидиновых оснований нуклеиновых кислот (урацила, тимина и цитозина) в разных фазовых состояниях

5.4. Исследование таутомерии имидазола.

5.5. Исследование таутомерии урацила при электронном возбуждении.

5.6. Выводы.

Глава 6. Полуэмпирический метод расчёта параметров таутомер-ного равновесия молекулярный соединений.

6.1. Определение параметров таутомерного равновесия и стабильности.

6.2. Лактам-лактимная таутомерия урацила, тимина и их тиозамещённых.

6.3. Амино-иминная таутомерия.

6.4. Определение таутомерных структур тиозамещённых урацила методами ИК и РКР спектроскопии.

6.5. Выводы.

Глава 7. Анализ таутомерного равновесия и механизма переноса протона в воде.

7.1. Квантово-химический анализ таутомерного равновесия в воде.

7.2. Анализ пикосекундных спектров флуоресценции таутомеров тимина и 5-хлорурацила.

7.3. Выводы

Актуальность темы. Многообразие проявлений таутомерии и необходимость учёта этого явления в практических приложениях ставит задачу её изучения и связанную с ней разработку методов анализа таутомерного состава в разряд актуальных. Особый интерес представляет изучение прототроп-ной таутомерии биологически активных соединений, например оснований нуклеиновых кислот (ОНК), что является важной задачей не только структурной химии и спектроскопии, но и молекулярной биологии, рассматривающей, в частности, спонтанное возникновение мутаций как результат существования ОНК в различных таутомерных формах.

Таутомерия молекулярных соединений исследуется различными экспериментальными и теоретическими методами, среди которых наиболее распространенными, являются методы колебательной спектроскопии и квантовой химии. При этом определение таутомерного состава вещества и идентификация таутомеров спектральными методами часто вызывают серьезные затруднения. Например, наложение спектров нескольких таутомерных форм значительно усложняет их интерпретацию, особенно в конденсированных состояниях. Недостаточная информативность экспериментальных спектров приводит к неоднозначности результатов по определению таутомерных структур. Один из возможных способов решения этой проблемы заключается в предварительной теоретической оценке таутомерного состава вещества теми или иными методами. Проблема анализа (и предсказания) таутомерного состава молекулярных соединений усложняется при учёте различных механизмов таутомерных превращений — внутри- и межмолекулярных.

Не в полной мере для определения таутомерного состава используются методы электронной спектроскопии, а также спектры РКР и высокого временного разрешения, позволяющие не только определять присутствие малого количества вещества, но и проводить анализ динамики переноса протона.

В связи с этим возникает задача развития уже имеющихся методов и поиска альтернативных подходов, позволяющих получать надёжные оценки таутомерного состава молекулярных соединений и анализировать механизмы таутомерных превращений.

Целью диссертационной работы является развитие оптических методов определения таутомерного состава молекулярных соединений в разных фазовых состояниях и комплексное исследование прототропной таутомерии ОНК методами теоретической спектроскопии.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи.

1. Развить методику расчёта колебательных спектров как совокупность методов и приёмов, позволяющих достоверно определять таутомерный состав молекулярных соединений в разных фазовых состояниях.

2. Развить методику определения таутомерного состава вещества по электронно-колебательным спектрам с учётом специфики1 проявления в них таутомерии.

3. Разработать полуэмпирический метод предсказания таутомерного состава вещества с учётом механизма переноса протона и структурных изменений в молекуле.

4. Оценить влияние водородных связей на колебательные и электронные спектры ОНК и комплементарных пар в разных фазовых состояниях.

5. На примере имидазола исследовать проявление внутримолекулярного механизма переноса протона в ОНК методами колебательной (ИК, КР и РКР) и электронной спектроскопии.

6. Установить особенности таутомерного равновесия комплементарных пар в водном растворе в зависимости от температуры и кислотно-основных свойств ОНК.

7. Выяснить возможность установления механизма переноса протона в ОНК при разных значениях рН по спектрам флуоресценции с высоким временным разрешением (на примере тимина (Thy) и 5-хлорурацила (5C1-Ura)).

Научная новизна работы определяется оригинальностью подхода, основанного на использовании современных оптических методов в исследованиях прототропной таутомерии молекулярных соединений, определения таутомерного состава и механизма переноса протона.

1. Предложена оптимальная и эффективная методика расчёта колебательных спектров молекулярных соединений в конденсированных состояниях, позволяющая определять таутомерный состав вещества и анализировать влияние водородных связей на колебательные и электронные спектры молекулярных соединений.

2. Установлены особенности и предложена методика определения таутомерного состава вещества в электронно-возбуждённых состояниях.

3. Предложена новая методика прогнозирования таутомерного состава вещества по спектрам на основе полуэмпирического метода расчёта параметра таутомерного равновесия с учётом внутри- и межмолекулярного механизма переноса протона.

4. Предложен метод расчёта относительных констант диссоциации ОНК в водном растворе и их температурная зависимость от рН в интервале от О до 50 °С. Вычисленные значения относительных констант кислотности и основности позволили дать общую характеристику влияния водного растворителя на таутомерное равновесие ОНК.

5. Определены спектральные проявления внутримолекулярного переноса протона в имидазоле с привлечением методов колебательной (ИК, КР, РКР) и электронной спектроскопии.

6. Установлено, что механизм переноса протона в димерах Thy и 5C1-Ura при разных рН*носит цвиттер-ионный характер.

7. Установлено влияние водородных связей на колебательные спектры комплементарных пар в зависимости от их структурного образования по

Уотсону-Крику и Хугстину.

8. Дана полная интерпретация: а) полного ИК спектра изолированного Ura в ангармоническом приближении с учётом множественных резонаисов Ферми; б) полных колебательных (ИК и КР) спектров поликристаллического аденина-ЫдН (Ade-N9H) на основе модели тетрамера.

Практическая значимость работы определяется общим характером развитых в ней методик оптического определения таутомеров в разных фазовых состояниях. Эти методики могут быть использованы при исследовании таутомерных свойств широкого класса молекулярных соединений: гетероциклических структур, ОНК в водных растворах и т.д.

Разработанный в работе полуэмпирический метод расчёта параметров таутомерного равновесия и относительных констант диссоциации на мономолекулярном уровне может быть использован для прогнозирования таутомерного состава и кислотно-щелочных свойств сопряжённых таутомерных структур, что важно на практике при создании наносистем заданного назначения.

Полученные результаты внедрены в учебный процесс на кафедре прикладной оптики и спектроскопии СГУ:

• используются в виде материала, используемого при чтении специальных курсов лекций «Квантовая биохимия», «Молекулярные спектры и химические превращения», «Спектроскопия оснований нуклеиновых кислот»;

• изложены в учебных пособиях:

- Тен Г.Н., Нечаев В.В., Бабаян В.И., Березин В.И. (1997) Квантово-химическая теория строения и скоростей химических реакций. Саратов: Изд-во СГУ, 58 с.

- Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. (2004) Спектроскопическое исследование структуры оснований нуклеиновых кислот. Саратов: Изд-во «Научная книга», 149 с.

- Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. (2008) Квантово-химическое исследование прототропной таутомерии оснований нуклеиновых кислот. Саратов: Изд-во «Научная книга», 157 с.

Связь с государственными программами. Работа была поддержана грантами Президента РФ № НШ-1186.2003.3 и № НШ-5203.2006.3.

Достоверность результатов диссертации. Достоверность полученных результатов и выводов обеспечивается адекватностью используемых физических моделей и квантово-механических вычислительных методов, корректностью используемых приближений, а также количественным и качественным соответствием полученных в работе теоретических результатов экспериментальным данным и данным других авторов.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Предложенная методика моделирования колебательных спектров тауто-меров позволяет определять таутомерный состав вещества в разных фазовых состояниях. Методика основана на решении прямой колебательной задачи (механической, электрооптической, ангармонической), использующей DFT-приближение для изолированной молекулы, и применении результатов этого расчёта для решения обратных спектральных задач в валентно-оптическом (ВО) приближении для конденсированных состояний с изменением в силовом и электрооптическом полях изолированной молекулы параметров структурного фрагмента, принимающего непосредственное участие в образовании водородной связи.

2. Предложенная методика определения изменений таутомерного состава вещества в электронно-возбуждённых состояниях позволяет исследовать механизм- таутомерных превращений и определять таутомерные формы, образующиеся в результате электронного возбуждения. Методика основана на построении структурно-динамических моделей в комбинирующих электронных состояниях, расчёте электронно-колебательных спектров, определения таутомерного состава по вибронной структуре электронных спектров и сравнительного анализа таутомерного состава в основном и электронно-возбуждённых состояниях. Установлено, что анализ таутомерного состава для пиримидиновых ОНК возможен, начиная с первого возбуждённого состояния, а для пуриновых — со второго.

3. Разработанный полуэмпирический метод расчёта параметра таутомерного равновесия с учётом внутри- и межмолекулярного механизма переноса протона и структурных изменений в молекуле позволяет прогнозировать спектры и таутомерный состав вещества.

4. Механизм переноса протона в димерах 5-замещённых урацила и комплементарных пар в разных фазовых состояниях носит цвиттер-ионный характер. Протолитическое равновесие является одной из причин образования комплементарных пар как канонических, так и редких таутомерных форм ОНК.

5. Структурно-динамические модели таутомеров (всего 61) и таутомерный состав ОНК в разных фазовых и электронных состояниях. Модели обоснованы расчётом спектральных свойств веществ и находятся в полном согласии с экспериментальными данными.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: II, III, IV Саратовская межвузовская конференция «Спектроскопия и физика молекул. Проблемы преподавания физики» (Саратов, 1997-1999); 1, 2, 3, 4, 5 и 6 Всероссийские конференции «Молекулярное моделирование» (Москва, 1998-2007); XXIV European Congress on Molecular Spectroscopy (Czech. Republic, Prague, 1998); XXXI Colloquium Spectroscopy (Turkey, 1999); International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy (Finland, 2001); Международная молодёжная научная школа по оптике, лазерной физике и биофизике (Саратов, 2000,

2002); Proc. XVI International School-Seminar «Spectroscopy of molecules and crystals» (Sevastopol, Ukraine. 2003); II Российская школа-конференция «Молекулярное моделирование в химии, биологии и медицине» (Саратов, 2004); XXVII European Congress on Molecular spectroscopy (Krakow, Poland, 2004); III съезд фармакологов России «Фармакология - практическому здравоохранению» (Санкт-Петербург, 2007); Национальная конференция «Информационно-вычислительные технологии в решении фундаментальных научных проблем и прикладных задач химии, биологии, фармацевтики и медицины» (2007); European congress on molecular spectroscopy (Croatia, 2008); Proceedings of 21 International conference on Raman spectroscopy (London, Great Britain, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 77 работ, в том числе 34 статьи в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК, 3 учебных пособия, 38 статей в тематических сборниках, материалах и трудах научных конференций.

Личный вклад соискателя. Все основные результаты получены лично автором. Методы решения рассматриваемых в диссертации задач и анализ полученных результатов, обсуждались с научным консультантом д.ф.-м.н., проф. Березиным В.И. Расчёты спектров РКР были выполнены совместно с д.ф.-м.н, проф. Буровой Т.Г.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы и приложения. Она содержит 315 страниц основного текста, включая 22 таблицы и 55 рисунков. Список используемых литературных источников содержит 376 наименований. Объём приложения — 110 страниц.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложена и апробирована методика расчёта колебательных спектров молекулярных соединений (Ura, Thy, Cyt, Ade, Gua, Pur, Im, их дейтероза-мещённых, галоген- и тиозамещённых) в разных фазовых состояниях. Дана полная теоретическая интерпретация (включая обертоны и составные тона) ИК спектра изолированного Ura и колебательных (ИК и КР) спектров поликристаллического Ade-N9H (модель тетрамера).

2. Предложена и апробирована методика определения изменений таутомерного состава в электронно-возбуждённых состояниях. Даны практические рекомендации построения структурно-динамических моделей молекул в электронно-возбуждённых состояниях. Выполнены расчёты электронно-колебательных спектров первых двух п-7Г* и 71-71* переходов Ura, Thy, Cyt (амино-оксо и амино-гидрокси форм), Pur и Ade (Pur-N7H, Pur-N9H и Ade-N7H, Ade-N9H). Показано, что для пиримидиновых ОНК анализ таутомерного состава методами электронно-колебательной спектроскопии возможен начиная с первого возбуждённого состояния, а для пуриновых — со второго.

3. Изучено влияние водородных связей на колебательные и электронные спектры пар ОНК в разных фазовых состояниях. Рассмотрено влияние водородных связей на колебательные спектры комплементарных пар Ade-Thy, Gua-Cyt, Ade-Ura в зависимости от их образования по Уотсону-Крику и Хугстину. Показано, что в разных фазовых состояниях колебательные спектры комплементрных пар являются практически суперпозицией спектров отдельных фрагментов (Gua, Cyt, Ade, Thy и Ura), т.е. в паре фрагменты выступают как мало связанные, почти независимые.

4. Установлено, что экспериментальный спектр изолированного цитозина является смесью спектров четырёх молекулярных структур — канонической амино-оксо таутомерной формой Cyt и его трёх таутомеров, а именно: цис-, транс-амино-гидрокси и цис-имино-оксо форм. Установлено, что колебательные ИК спектры Pur и Ade являются суперпозицией спектров таутомеров Pur-N7H, Pur-N9H и Ade-N7H, Ade-N9H с доминированием таутомерных форм, протонированных по положению N9. Установлено, что в поликристаллическом состоянии существует только одна таутомерная форма Pur-N7H, а в водном растворе, так же как и в изолированном состоянии, — обе таутомерные формы Pur-N7H и Pur-N9H. Установлено, что в водном растворе существует смесь таутомерных форм Gua с преобладанием в среде с рН<0 таутомера N9H, а в среде с рН=11 — таутомера N7H.

5. Установлено, что при электронном возбуждении происходит таутомерное превращение Ura—>321 (цис изомер 2-гидрокси,4-оксо таутомерной формы). Показана (на примере имидазола) возможность исследования внутримолекулярного механизма переноса протона методами колебательной и электронной спектроскопии.

6. Установлено, что, перенос протона в комплементарных парах связан с образованием цвиттер-ионных таутомерных форм ОНК. Предпочтительность образования комплементарных пар по какой-либо модели (например, по Уотсону-Крику или Хугстину) связана с образованием в них только одного локального центра для переноса протона. Наличие двух локальных центров в парах Gua-Cyt и Ade-Thy значительно уменьшает вероятность образования редких таутомерных форм в основном состоянии.

7. Проанализированы динамические пикосекундные спектры Thy и Cl-Ura. Установлено, что в водном растворе существует несколько каналов тун-нелирования протона, зависящих от рН среды и отстоящих друг от друга на ~1 ккал. Механизм переноса протона, который в свою очередь зависит от рН среды, может происходить как с переносом одного протона (образование цвиттер-ионных форм), так и с одновременным переносом двух протонов вдоль водородных связей.

8. Разработан и апробирован новый полуэмпирический метод оценки таутомерного состава молекулярных соединений на основе расчёта и анализа параметров таутомерного равновесия и стабильности, при вычислении которых учитывается механизм реакции и те структурные изменения, которые происходят в молекуле при переносе протона. Метод позволяет прогнозировать таутомерный состав вещества и определять путь таутомерного превращения при внутри- и межмолекулярном механизме переноса протона. Установлено, что для 2S,4S-Ura возможно попарное внутримолекулярное таутомерное превращение 2S,4S-Ura—И 21—>2141. Данный таутомерный состав подтверждён расчётами спектров ИК и РКР.

9. Предложен метод расчёта относительных констант диссоциации ОНК в водном растворе и определена температурная зависимость от рН в интервале от 0 до 50 °С. Установлено, что одной из причин образования комплементарных пар как канонических, так и редких таутомерных форм является протолитическое равновесие сопряжённых ОНК.

1. Ногради М. Стереохимия. М.: Мир. 1984. 392 с.

2. Соколов В.И. Введение в теоретическую стереохимию. — М.: Наука. 1979. 244 с.

3. Дашевский В.Г. Конформационный анализ органических молекул. М.: Химия. 1982. 272 с.

4. Дашевский В.Г. Конформационный анализ макромолекул. — М.: Наука, 1987.284 с.

5. Сланина 3. Теоретические аспекты явления изомерии в химии. — М.: Мир, 1984. 166 с.

6. Буркерт У., Эллинджер Н. Молекулярная механика. М.: Мир. 1986. 364 с.

7. Кузнецов М.А., Мильман Б.Л., Щевченко С.М. Облик молекулы. Л.: Химия. 1989. 128с.

8. Бутлеров A.M. Избранные работы по органической химии. — М. 1951.

9. Минкин В.И., Симкин Б.Я., Миняев P.M. Теория строения молекул. Ростов-на-Дону: «Феникс». 1997. 560 с.

10. Ю.Зенгер В. Принципы структурной организации нуклеиновых кислот. М.: Мир. 1987. 854 с.

11. Кочетков Н.К., Будовский Э.И., Свердлов Е.Д., Симукова Н.А., Турчин-ский М.Ф., Шибаев В.Н. Органическая химия нуклеиновых кислот. М.: Химия. 1970. 720 с.

12. Соловьёва Л.П. Применение НК, их компонентов и производных на практике и в биологических исследованиях. М.: Химия. 1977. 29 с.

13. Химия и биохимия нуклеиновых кислот. / Под ред. И.Б. Збарского и С.С. Дебова. Л.: Медицина. 1968. 430 с.

14. H.Elguero J., Marzin С., Katritzky A.R., Linda P. The tautomerism of heterocycles. New York: Academic Press. 1976. P. 502-551.

15. Орехов А.П. Химия алкалоидов. M.: АН СССР. 1955. 860 с.

16. Общая органическая химия. / Под ред. Д. Бартона и У.Д.Оллиса. Т.8. Азотсодержащие гетероциклы. / Под ред. П.Г.Сэммса. Пер. с англ. / Под ред. Н.К.Кочеткова. М.: Химия, 1985. 752.С.

17. Грандберг Н.И. Органическая химия. М.: «Высшая школа». 1987. 480с.

18. Panova N. G., Shcheveleva Е. V., Alekseev К. S, et al. Using of 4-thiouridine and 4-thiothymidine for pyrimidine nucleoside phosphorylase studing. // Mol. Biol. (Mosk.). 2004. V.38. P. 907-913.

19. Katzung B.A. Basic and Clinical Pharmacology. 6-th ed., Norwalk, Appleton andLange. 1995.

20. Kim H.O., Ahn S.K., Alves A.J., et al. Asymmetric synthesis of 1,3-dioxolane pyrinidine nucleosides and their anti-hiv activity. // J. Med. Chem. 1992. V.35. P. 1987-1995.

21. Кольцов А.И., Хейфец Г.М. Изучение кето-енольной таутомерии с помощью спектров ЯМР. // Успехи химии. 1971. Т. 40. С. 1646-1674. ,

22. Зефиров Н.С., Трач С.С. Перегруппировки и циклизации. XV. Таутомерия: общие проблемы, классификация, поиск новых топологических и реакционных типов. //Журнал орг. химии. 1976. Т. 12. С. 697-718.

23. Кереселидзе Дж.А.,Заркуа Т.Ш., Кикалишвили Т.Дж., Чургулия Э.Дж., Макаридзе М.С. Некоторые новые представления о механизме таутомерных превращений. // Успехи химии. 2002. Т. 71. С. 1120-1131.

24. Горностаев JI.M. Таутомерия органических соединений. // Соросовский образовательный журнал. 1996. №4. С.33-37.

25. Пиментелл Дж., Мак-Клеллан О. Водородная связь. М.: Мир. 1964. 462 с.

26. Криохимия. / Под ред. М. Московица, Г. Озина. М.: Мир. 1979. 256 с/

27. Stepanian S.G., Sheina G.G., Radchenko E.D. and Blagoi Yu.P. Theoretical and experimental studies of adenine, purine and pyrimidine isolated molecule structure. //J. Mol. Struct. 1985. V.131. P. 333-346.

28. Wiorkiewicz-Kuczera J., Karplus M. Ab Initio Study of the Vibrational Spectra of N9-H and N7-H Adenine and 9-Methyladenine. // J. Amer. Chem. Soc. 1990. V. 112. P.5324-5340.

29. Lippert B. On the tautomerism of the thymine anion in the solid state: a Raman and infrared study. // J. Raman spectrosc. 1980. V. 9. С 324-333.

30. Михайлова T.A., Зайцев Б.Е., Горелик М.В. Таутомерия и кислотно-основные свойства 2-окси-1-азабензантронов. // Ж. орган, химии. 1981. Т. 17. С. 803-811.

31. Kwiatkowski J.S., Tempczyk A. Influence of excitation and solvation on the shift of tautomeric equilibrium. A quantum-mechanical study. // Chem. Phys. 1984. T. 85. C. 397-402.

32. Person W.B., Szczepaniak K., Szczesniak M., Kwiatkowski J.S., Hernandez L. Experimental and theoretical studies of tautomers of nucleic acid bases. // Int. J. Quantum Chem.: Quntum Chem. Simp. 1987. N 21. P. 765-766.

33. Бородавкин А.В., Будовский Э.И., Морозов Ю.В. Молекулярная биология. М.: ВИНИТИ. 1977. С. 78-116.

34. Jeffrey G.A., Saenger W. Hydrogen Bonding in Biological Structures. — Berlin, Germany: Springer. 1991. 569 p.

35. Волькенштейн M.B. Физика жизненных процессов. M.: Наука. 1975. 503 с.

36. Gatlin L., DavisJ. A functional relationship between base sequence in DNA and amino acid composition of protein. // J. Theor. Biol. 1963. V. 5. P. 249-255.

37. Morgan J.P., Callis P.R. Photochemistry and photophysics of guanine, containing dinucleosides. // Photochem. Photobiol. 1979. V. 29. P.l 107-1113.

38. Mason S. Purine Studies. Part II. The Ultra-violet Absorption Spectra of Some Mono- and Poly- Substituted Purines. // J. Chem. Soc. 1954. P. 2071-2081.

39. Buda A., Sygula A. MNDO study of the tautomers of nucleic bases. I. Uracil, thymine and cytosine. // J. Mol. Struct. (THEOCHEM). 1983. V. 92. P. 255265.

40. Mezey P.G., Ladik J.J. Non-empirical molecular-orbital study on the relative stabilities of adenine and guanine tauyomers. // Theor. Chim. Acta. 1979. V.52. P. 129-145.

41. Novak M.J., Lapinski L., Kwatkowski J.S. An infrared matrix-isolation study of tautomerism in purine and adenine. // Chem. Phys. Lett. 1989. V. 157. № 1-2. P. 14-18.

42. Stepanenko Т., Lapinski L., Nowak M.J., et al. Tautomerism and infrared spectra of 2-thiopurine: an experimental matrix isolation and theoretical ab initio and density functional theory study. // Spectrochim. Acta. 2001. A 57. P. 375383.

43. Nowak M.J., Rostowska H., Lapinski L. et al. Experimental matrix isolation and theoretical ab initio HF/6-31 G(d,p) studies of infrared spectra of purine, adenine and 2-chloradenine. // Spectrochim Acta. 1994. 50A. P. 1081-1094.

44. Nowak, M. J., Rostkowska H., Lapinski L., Kwiatkowski J. S., Leszczynski J.

45. Tautomerism N9H-reversible-arrow-N7H of purine, adenine, and 2-chloroadenine combined experimental IR matrix-isolation and ab initio quantum-mechanical studies. // J. Phys. Chem. 1994. V. 98. P. 2813-2825.

46. Tian S. X., Xu K.Z. A density functional approach of prototropic tautomerism of guanine. //Chem. Phys. 2001. V. 264. P. 187-196.

47. Gorb L., Leszczynski J. Intramolecular proton transfer in mono- and dihydrated tautomers of guanine: An ab initio post Hartree-Fock study. // J. Am. Chem. Soc. 1998. V. 120. P.5024-5032.

48. Broo A., Holmen A. Ab initio MP2 and DFT calculation of geometry and solution tautomerism of purine and some purine derivatives. // Chem. Phys. 1996. V. 211. P. 147-161.

49. Person W.B., Szczepaniak K., Szczepaniak M. Experimental and theoretical studies of tautomers of nucleic acid bases. // International Journal of Quantum Chemistry. Quantum Chemistry Symposia. 1987. № 21. P. 765-766.

50. Gonnella N.C., Roberts J.D. Stydies of the tautomerism of purine and the pro-tonation of purine and its 7- and 9-methyl derivatives by nitrogen-15 nuclear magnetic resonance spectroscopy. // J. Am. Chem. Soc. 1982. V. 104. P. 31623164.

51. Leszczynski J. The potential energy surface of guanine is not flat: An ab initio study with large basis sets and higher order electron correlation contributions. // J. Phys. Chem. 1998. V. 102A. P. 2357-2362.

52. Majoube M., Henry M., Vergoten G. Vibrational Spectra for Purine and its 15N-and D-Substituted-Analogues. Assignment of Normal Modes from Ab Initio 3-21G Force Fields. // J. Raman Spectr. 1994. V. 25. P.233-243.

53. Majoube M., Millie Ph., Chinsky L., Turpin P.Y., Vergoten G. Resonance Raman spectra for purine. // J. Mol. Struct. 1995. V. 355. P.147-158.

54. Chenon M.T., Pugmire R.J., Grant D.M., Panzica R.P., Townsend L.B. Carbon-13 magnetic resonance. XXVI. A quantitative determination'of the tautomeric populations of sertain purines. // J. Am. Chem. Soc. 1975. V. 97. P. 4636- 4643.

55. Dreyfus M., Dobin G., Bensaude O., Dubuis J.B. Tautomerism of purines. 1. N(7)11 reversible N(9)H equilibrium in adenine. // J. Am. Chem. Soc. 1975. V." 97. P. 2369-2376.

56. VrankenH., Smets J., Maes G.et al. Infrared spectra and tautomerism of isocy-tosine — an ab initio and matrix isolation study. // Spectrochirm Acta. 1994. V. 50A. P. 875-889. .

57. Kwiatkowski J.S., Pullman. B.P. Molecular orbital calculations on the tautomeric stability and conformation,of cytosines. // Acta Physica Polonica. 1974. A45. P. 693-700.

58. Katritzky A.R., Karelson M. AMI calculations of reaction field effects on the tautomeric equilibria of nucleic acid pyrimudine and' purine bases and their 1-methyl analogs. // J. Am. Chem. Soc. 1991. V. 113. P. 1561-1566.

59. Topal M.D., Fresco J.R. Complementary base-pairing and"origin of substitution . mutations.//Nature; 1976; V. 263. P; 285-289:

60. Padva A., O'Donnell T.J., LeBreton P.R. Ultraviolet photoelectron studies of biological, pyrimidines. Valence electronic structure of methyl-substituted uracils. // Chem. Phys. Lett. 1976. V. 41. P. 278-282.

61. Dougherty D., Wittel K., Meeks J., McGlynn S.P. Photoelectron spectroscopy of carbonyls — ureas, uracils and thymine. // J. Am. Chem. Soc. 1976. V. 98. P. 3815-3820:

62. Nowak M.J., Szczepaniak K., Barski A., Shugar D. Spectroscopic studies on vapor phase tautomerism of natural bases found in nucleic acids. // Z. Natur-forsch., Biosci. 1978. С 33; S. 876-883. .

63. Dougherty D., Wittel K., Meeks J: Photoelectron spectroscopy of carbonyls -ureas, uracils and thymine. II J. Am: Chem: Soc. 191в: V. 98. P. 3815-3820.

64. Lord R.C., Thomas G.J. Raman spectral studies of nucleic acids and related; molecules —I: Ribonucleic acid derivatives. // Spectrochim. Acta. 1967. 23A. P. 2551-2591.

65. Szczesniak M:, Novak M.J., Rostkowska H., Szczepaniak K., Person W.B., Shigar D. Matrix Isolation Studies of Nucleic Acid Constituents. 1. Infrared Spectra of Uracil Monomers. // J. Am. Chem. Soc. 1983;. V. 105. P. 5969-5976.

66. Radchenko Y.D., Scheina G.G., Smorygo N.A., Blagoi Yu. P. Experimental and theoretical studies of molecular structure features of cytosine. // THEO-CHEM: 1984. V. 116. P. 387-396.

67. Brown R.D:, Godfrey P.D:, McNaughton D., Pierlot A.P. Microwave spectra of nucleic acid heterocycles. // J- Am. Chem. Soc. 1988. V. 110: P. 2329-2336.

68. Beak P., White J.M. Relative enthalpies of l,3-dimethyl-2,4-pyrimidinedione, 2,4-dimethoxypyrimidine, and 4-methoxy-l-methyl-2-pyrimidinone. Estimationof the relative stabilities of 2 protomers of uracil. //J. Am. Chem. Soc. 1982. V. 104. P. 7073-7077.

69. Kryachko S., Nguyen M.T., Zeegers-Huyskens T. Theoretical Study of Tautomeric Forms of Uracil. 1. Relative Order of Stabilities and Their Relation to Proton Affinities and Deprotonation Enthalpies. // J. Phys. Chem. 2001. V. 105A. P. 1288-1295.

70. Susi H., Ard J.S. Planar valence force constants and assignments for pyrimidine derivatives. // Spectrochim. Acta. 1974. 30A. P. 1843-1853.

71. Florian J., Hrouda V. Scaled quantum mechanical force fields and, vibrational spectra of solid state nucleic acid constituents. V: thymine and uracil. // Spec-trohim. Acta. 1993. 49A. P.921-938.

72. Nowak MJ. IR matrix isolation studies of nucleic acid constituents: the spectrum of monomeric thymine. // J. Mol. Struct. 1989. V. 193. P. 35-49.

73. Радченко Е.Д., Плохотниченко A.M., Шёина Г.Г., Благой Ю.П. // Биофизика. 1983. Т. 28. С. 923-927.

74. Szczepaniak К., Szczesniak М.М., Person W.B. Raman and IR spectra of thymine. A matrix isolation. // J. Phys. Chem. 2000. 104A. P. 3852-3863.

75. Zwierzchowska Z., Dobrosz-Teperek K., Lewandowski W., Kolos R., Bajdor K., Dobrowolski G. Cz., Mazurek A.P. Vibrational spectra of 5-halogenouracils. I. //J. Mol. Struct. 1997. V. 410-411. P. 414-420.

76. Dobrosz-Teperek K., Zwierzchowska Z., Lewandowski W., Bajdor K., Dobrowolski J.C., Mazurek A.P. Vibrational spectra of 5-halogenuracils part II-solids. //J. Mol. Struct. 1998. V. 471. P. 115-125.

77. Jaworski A., Szczesniak M., Szczepaniak K., Kubulat K., Person W.B. Infrared spectra and tautomerism of 5-fluorocytosine, 5-bromocytosine and 5-iodocytosine. Matrix isolation and theoretical ab initio studies. // J. Mol. Struct. 1990. V. 223. P. 63-92.

78. Lapinski L., Prusinowska D., Nowak M.J., et al. Infrared spectra of 6-azathiouracils: An experimental matrix isolation and theoretical ab initio SCF/6-311G** study. // Spectrochim. Acta. 1996. 52 A. P. 645-659:

79. Rostkowska H., Barski A., Szczepaniak K., et al. The tautomeric equilibria of thioanalogs of nucleic-acids. Spectroscopic studies of 2-thiouracils in the vapor phase and in low temperature matrices. // J. Mol. Struct. 1988. V. 176. P. 137147.

80. Rostkowska H., Szczepaniak K., Nowak M.J., Leszczynski J., KuBulat-K., Person W.B. Tautomerism and Infrared Spectra of Thiouracils. Matrix Isolation and ab Initio Studies. // J. Am. Chem. Soc. 1990. V. 112. P. 2147-2160.

81. Zhang H., Xue Y., Xu K.-L., Xie D.-Q., Yan G.-S. Theoretical Study on-Tautomerism and Proton Transfer of 2,4-Dithiothimine. // Acta chimica sinica. 2003. V. 61. P. 1926-1929.

82. Kwiatkowski J.S., Leszczynski J. Ab initio quantum-mechanical study of tautomerism of purine, adenine and guanine. // J. Mol. Struct. (Theochem.) 1990. V. 208. P. 35-44.

83. Кантор Ч., Шиммел П. Биофизическая химия. Т.2. М.: Мир. 1984. 496 с.

84. Lipinski J. Thee location of the lowest n- excited states in nucleic acid bases. // Spectrochim. Acta. 1989. 45A. P. 557-559.

85. Chen H., Clark L.B. Polarization assignments of the electronic spectrum of purine. //Journal of Chemical Physics. 1969. V. 51. P. 1862-1871.

86. Takahata Y. A simultaneous study of photoelectron spectra, UV spectra and electron affinities of adenine and guanine with the semiempirical HAM/3method. // J. Mol. Struct. (Theochem) 1995. V. 335. P. 229-242.

87. Clark L.B., Peschel G.G., Tinoco Jr., I. Vapor Spectra and Heats of Vaporization of Some Purine and Pyrimidine Bases. // J. Phys. Chem. 1965. V. 69. P. 3615-3621.

88. Yamada Т., Fukutome H. // Biopolymers. 1968. V. 6. P. 43-46.

89. Isaacson M. Interaction of 25 keV electrons with the nucleic acid bases, adenine, thymine, and uracil. I. Outer shell excitation. // J. Chem. Phys. 1972. V. 56. P. 1803-1812.

90. Berthod H., Giessner-Prettre C., Pullman A. On the excited states of purines and pyrimidines. // Acad. Sci. Hebd. Seances Acad. Sci. 1966. V. 262. P. 26572660.

91. Clark L.B. Electronic-spectrum of the adenine chromophore. // J. Phys. Chem. 1990. V. 94. P. 2873-2879.

92. Borin A.C., Serrano-Andres L., Fiilscher M.P., Ross В. O. A Theoretical Study of the Electronic Spectra of N7 and N9 Purine Tautomers. // J. Phys. Chem. 1999. 103 A. P. 1838-1845.

93. Clark L.B., Tinoco, Jr. I. Correlations in the Ultraviolet Spectra of the Purine and Ptrimidine Bases. // J. Am. Chem. Soc. 1965. V. 87. P.l 1-15.

94. Murgida D.H., Erra-Balsells R. Low-temperature luminescence of purine derivatives: salt effects. // J. Luminescence. 1999. V. 85. P. 129-136.

95. Белякова B.M., Рапопорт B.JI. Проявление N9-H и N7-H таутомеров в люминесценции аденина и гуанина. // Вестник ЛГУ. Сер 4. Вып. 3 (№18). 1988. С. 97-100.

96. Eastman J.W. The fluorescence and tautomerism of adenine. The effects of solvent and temperature on the quantum yield. // Photochem. Photobiol. 1968. V. 7. P. 189-201.

97. Morgan J.P., Callis P.R. Photochemistry and photophysics of guanine, containing dinucleosides. // Photochem. Photobiol. 1979. V. 29. P. 1107-1113.

98. Shukla M.K., Mishra P.C. A gas phase ab initio excited state geometry optimization study of thymine, cytosine and uracil. // Chem. Phys. 1999. V. 240. P. 319-329.

99. Broo A. A Theoretical Investigation of the Physical Reason for the Very Diggerent Luminescence Properties of the Two Isomers Adenine and 2-Aminopurine. //J. Phys. Chem. 1998. V. 102A. P. 526-531.

100. Callis P.R. Electronic states and luminescence of nucleic acid systems. // Annu. Rev. Chem. 1983. V. 34. P. 329-357.

101. Smagowicz J., Wierzshowski K.L. Lowest excited states of 2-amino-purine. //J. Luminescence. 1974. V. 8. P. 210-232.

102. Mennucci В., Toniolo A., Tomasi J. Theoretical Study of Guanine from Gas Phase to Aqueous Solution: Role of Tautomerism and its Implications in Absorption and Emission Spectra. // J. Phys. Chem. 2001. V. 105A. P. 7126-7134.

103. Mishra P.C., Jug K. An exited state geometry optimization study of electronic transitions in guanine and adenine. // J. Mol. Struct. (Theochem). 1994. V. 305. P. 139-148.

104. Gould I.R., Burton N.A., Hall R.J., Hiller I.H. Tautomerism in uracil, cytosine and guanine — a comrarison of electron correlation predicted by ab initio and density functional theory methods. // J. Mol. Struct. (Theochem). 1995. V. 331. P. 147-154.th

105. Leszczynski J. Tautomerism of uracil — the final chapter 4 oder electron correlation contributions to the relative energies of tautomers. // J. Phys. Chem. 1992. V. 96. P. 1649-1653.

106. Tian S.X., Zhang C.F., Zhang Z.J., Chen X.J., Xu K.Z. How many uracil tautomers there are? Density functional studies of stability ordering of tautomers. // Chem. Phys. 1999. V. 242. P.217-225.

107. Morsy M.A., Al-Somal A. M., Suwaiyan A. Fluorescence of Thymine Tautomers at Room Temperature in Aqueous Solutions// J. Phys. Chem. 1999. 103B. P. 11205-11210.

108. Gorb L., Podolyan Y., Leszczynski J. A theoretical investigation of tautomeric equilibria and proton transfer in isolated and monohydrated cytosine and isocytosine molecules. // J. Mol. Struct. (Theochem). 1999. V. 487. P. 4755.

109. Robey M.J., Ross l.G. Reseach note on the electronic spectrum of purine. // Photochemistry and Photobiology. 1975. V. 21. P. 363-365.

110. Byrne J.P., Ross l.G. Electronic relaxation as a cause of diffuseness in electronic spectra. //Aust. J. Chem. 1971. V. 24. P. 1107-1141.

111. Chen H.H., Clark L.B. Electronic spectrum of protonated adenine. //J. Chem. Phys. 1973. V. 58. P. 2593-2603.

112. Mishra P.C. Vibrational structures and intensity distributions in the electronic absorption' spectra of nucleic acid bases: evidence for non-planarity of guanine. //J. Mol. Struct. 1986. V. 144. P. 309-317.

113. Stepanek, V.Baumruk. Low temperature vibrational and vibronic spectra of adenine single crystals. // J. Mol. Struct. 1990. V. 219. P. 299-304.

114. Шеина Г.Г., Радченко Е.Д., Плохотниченко A.M., Благой Ю.П. Электронно-колебательные спектры пиримндиновых оснований нуклеиновых кислот в аргоновых матрицах. // Биофизика. 1982. Т. 27. С. 983-986.

115. Tsuchiya Y., Tamura Т., Fujii М., Ito М. Keto-Enol Tautomer of Uracil and Thymine. // J. Phys. Chem. 1988. V. 92. P. 1760-1765.

116. Norinder U.J. A theoretocal reinvestigation of the nucleic bases adenine, guanine, cytosine, thymine and uracil using AMI. // J. Mol. Struct. 1987. V. 151. P. 259-269.

117. Nikogosyan D.N. Two-quantum UV photochemistry of nucleic acids: comparison with conventional low-intensity UV photochemistry and radiation chemistry. // Int. J. Radiat. Biol. 1990. V. 57. P. 233- 299.

118. Wilson R.W., Callis P.R. Fluorescent tautomers and the apparent photophys-ics of adenine and guanine. // Photochem. Photobiol. 1980. V. 31. P.323-327.

119. Daniels M., Hauswirth W. Fluorescence of purine and pyrimidine bases of the nucleic acids in neutral aqueous solution at 300 degrees Kelvin. // Science. 1971. V. 171. P. 675-677.

120. Callis P.R. Polarized fluorescence and estimated lifetimes of the DNA bases at room-temperature. // Chem. Phys. Lett. 1979. V. 61. P. 563-567.

121. Dantus M., Rosker M.J., Zewail A.H. Real-time femtosecond probing of transition-states in chemical reactions. // J. Chem. Phys. 1987. V. 87. P.2395-2397. ■

122. Zewail A.H. Laser-selective chemistry and vibrational-energy redistribution in molecules. //J. Photochem. 1981. V. 17. P. 269-279.

123. Douhal A., Kim S.K., Zewail A.H. Femtosecond molecular dynamics of tautomerization in model base pairs. //Nature: 1995. V. 378. P. 260-263

124. Zewail A.H. (ed.). The ChemicalBond: Structure and Dynamics. San Diego: Academic. 1992.

125. Baskin J.S., Rose T.S., Zewail A.H. Picosecond IVR dynamics of para-difluorobenzene and para-fluorotoluene in a molecular beam — comparison chemical timing date. // J. Chem. Phys. 1988. V. 88. P. 1458-1459.

126. Oraevsky A.A., Sharkov A.V., NikogosyanD.N. Picosecond study of electronically exited singlet states of nucleic acid components. // Chem. Phys. Lett. 1981. V. 83. P. 276-280.

127. Haupl Т., Windolph C., Jochum Т., Brede O., Hermann R. Picosecond fluorescence of nucleic acid bases. // Chem. Phys. Lett. 1997. V. 280. P. 520-524.

128. Kobayashi S., Yamashita M., Sato Т., Muramatsu S. A Single-Photon Sensitive Synchroscan Streak Camera for Room Temperature Picosecond Emission Dynamics of Adenine and Polyadenylic Acid. // J. Quantum Electronics. 1984.1. QE-20. P. 1383-1385.

129. Callis P.R. Polarized fluirescence and estimated lifetimes of the DNA bases at room temperature. // Chem Phys. Lett. 1979. V. 61. P. 563-567.

130. Reuther A., Nikogosyan D.N., Laubereau A. Primary Photochemical Processes in Thymine in Concentrated Aqueous Solution Studied by Femtosecond UV Spectroscopy. // J. Phys. Chem. 1996. V. 100. P. 5570-5577.

131. Ballini J.P., Daniels M., Vigny P. Wavelength-resolved lifetime measurements of emissions from DNA components and poly rA at room temperature exited with synchrotron radiation.// J. Luminescence. 1982. V. 27. P. 389-400.

132. Suwaiyan A., Morsy M.A., Odah K.A. Room temperature fluorescence of 5-clorouracil tautomers. // Chem. Phys. Lett. 1995. V. 237. P. 349-355.

133. Бекер Дж. В. Таутомерия. М.: ОНТИ. 1937. 254 с.

134. Борисов Ю.А., Воробьёва Н.П., Абронин И.А., Коломиец А.Ф. Электронное строение, таутомерия и механизм H-D обмена в водных растворах имидазола. // Изв. АН СССР. Серия химическая. 1988. № 12. С. 27792783.

135. Фёдоров JI.A., Саварино П., Вискарди Г., Ребров А.И., Барни Э. Спек-тросокпия ЯМР 13С таутомерных превращений в имидазольиых соединениях. // Известия АН. Серия химическая. 1992. № 2. С. 299-308.

136. Zimmermann Н. Uber den intermolekularen Protoneniibergang und iiber die Yustande des Protons in der Wasser stoffbruckenbindang von Imidazol. // Z. Electrochim. 1961. B. 65. S. 821-840.

137. Ладик Я. Квантовая биохимия для химиков и биологов. М.: Мир. 1974. 256 с.

138. Tsolakidis A., Kaxiras Е. A TDDFT Study of the Optical Response of DNA Bases, Base Pairs, and Their Tautomers in the Gas Phase. // J. Phys. Chem. A. 2005. V. 109. P. 2373-2380.

139. Shukla M.K., Leszczynski J. A Theoretical Investigation of Excited-State Properties of the Adenine-Uracil Base Pair. // J. Phys. Chem. A. 2002. V. 106. P. 1011-1018.

140. Shukla M.K., Leszczynski J. A Theoretical Study of Excited-State Properties of the Adenine-Thymine and Guanine-Cytosine Base Pair. // J. Phys. Chem. A. 2002. V. 106. P. 4709-4717.

141. Varsano D., Di Felice R., Marques M.A.L., Rubio A. A TDDFT study of the exited states of DNA bases and their assemblies. arXiv:cond-mat/0603086 vl. 2006. 31 P.V

142. Kratochvil M., Engkvist O., Sponer J., Jungwirth P., Hobza P. Uracil Dimer: Potential Energy and Free Energy Surfaces. Ab Initio beyond Hartree-Fock and Empirical Potential Studies. // J. Phys. Chem. 1998. V. 102A. P. 6921-6926.

143. Билобров B.M. Водородная связь. Внутримолекулярные взаимодействия. — Киев: Наукова думка. 1991. 316 с.

144. Lowdin P.O. Some aspects of the hydrogen bond in molecular biology. // Ann. N. Y. Acad. Sci. 1969. V. 158. P. 86-95.

145. Монажеми M., Чаканди В., Заре К., Амири A. Ab initio исследование водородных связей пары аденин-тимин в различных ориентациях. // Биохимия. 2005. Т. 70. С. 447-458.

146. Jiang S.-P., Raghunathan G., Ting K.-L., Xuan J.C. Geometries, charges, di-pole moments and interaction energies of normal, tautomeric and novel bases. // J. Biomol. Struct. Dyn. 1994. V. 12. P. 367-382.

147. Danilov V.I., Anisimov V.M., Kurita N., Hovorun D. MP2 and DFT studies of the DNA rare base pairs: The molecular mechanism of the spontaneous substitution mutations conditioned by tautomerism of bases. // Chem. Phys. Lett. 2005. V. 412. P. 285-293.

148. Осадько И.С. Спектроскопия одиночных молекул в твёрдых матрицах. // Соросовский образовательный'журнал. 1999. №3. С. 116-120:

149. Krishnan G.M., Kuhn О. Identifying adenine-thymine base; pairing by an-harmonic analysis of .the hydrigen-bondediNH stretching vibrations. // Chem. Phys. Letters. 2007: V. 345. P. 132-135.

150. Santamaria R., Charro E., Zacarias Д., Castro M. Vibrational; spectra of nucleic acid bases andHheir Watson-Crick complexes: // J. of Computational Chemistry. 1999. V. 20, №5. P. 511-530.

151. Zhizhina G.P., Oleinik E.F. Infrared Spectroscopy of Nucleic Acids. // Russian Chemical Reviews. 1972. V. 41,№3VP: 258-280:

152. Fodor S.P.A., Spiro T.G. Ultraviolet Resonance Raman Spectroscopy of DNA,with 200-266-nm Laser Excitation.// J: Am. Chem. ,Soc. 1986. V. 108! P. 3198-3205.

153. Florian J., Leszczynski J. What Changes Occur in Vibrational Spectra of Guanine and Cytosine When They Form the Watson-Crick Base Pair? A Quantum Chemical SCRF HF/6-31G Study. // International Journal of Quantum

154. Chemistry: Quantum Biology Symposium. 1995. V. 22. P. 207-225.

155. Hrouda V.V., Florian J., Hobza P. Structure, Energetics,, and Harmonic Vibrational Spectra of the Adenine-Thymine and Adenine*-Thymine* Base Pairs: Gradient NonempiricaFand Semiempirical Study. // J. Phys. Chem. 1993. V. 97. P. 1542-1557.

156. Mediated Uracil-Cytosine Base Pair. // J. Am. Chem. Soc. 1999. V. 121. P. 2605-2606.

157. Тен Г.Н., Нечаев B.B., Березин В.И., Баранов В.И. Расчёт нормальных колебаний аденина и его дейтерозамещённых. // Журнал структурной химии. 1997. Т. 38. С. 324-333.

158. Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Березин В.И: Квантово-механический расчёт спектров резонансного комбинационного рассеяния аденина. // Оптика и спектроскопия. 1999. Т. 87. С. 397-407.

159. Bourova Т., Ten G., Berezin V. Theoretical analysis of intensity distribution in Raman and resonance Raman spectra of biological molecules. // Journal of molecular structure. 1999. V. 480-481. P. 253-261.

160. Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Андреева C.E. Квантово-механический анализ спектров резонансного комбинационного рассеяния молекулы урацила. // Оптика и спектроскопия 2000. Т. 89. С. 228-233.

161. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Березин В.И. Теоретическое исследование спектров КР аденина и его дейтерозамещённых аналогов. В сб.: Актуал. вопросы научных исследований. Саратов: СГПИ. 1999. Вып. 3. С. 11-16.

162. Тен Г.Н., Бурова Т.Г. Колебательные спектры оснований нуклеиновых кислот. I. Плоские колебания урацила. В сб.: Актуал. вопросы научных исследований. - Саратов: СГПИ. 1999. Вып. 3. С. 5-11.

163. Бурова Т.Г., Тен Г.Н. Расчёт спектров РКР аденина. 1-я Всерос. конф. "Молекулярное модел.", 14-16 апреля, 1998. Москва. С. 62.

164. Тен Г.Н., Бурова Т.Г. Спектроскопическое исследование структурной модели поликристаллического урацила. 2-я Всерос. конф. "Молекулярное модел.", 24-26 апреля, 2001. Москва. С. 110.

165. Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Березин В.И. Квантово-механический анализ спектров РКР аденина. III Саратовская межвузовская конф. "Спектроскопия и физика молекул. Проблемы преподавания физики". Саратов. 1998. С. 9.

166. Волькенштейн М.В., Ельяшевич М.А., Степанов Б.И. Колебания молекул. М.: ГИТТЛ. 1949. 1200 с.

167. Волькенштейн М.В., Грибов Л.А., Ельяшевич М.А., Степанов Б.И. Колебания молекул. М.: Наука. 1972. 700 с.

168. Вильсон Е., Дешиус Дж., Кросс П. Теория колебательных спектров молекул. М.: ИЛ 1960. 354 с.

169. Маянц Л.С. Теория и расчёт колебаний молекул. М.: Изд. АН СССР. 1960. 526 с.

170. Свердлов Л.М., Ковнер М.А., Крайнов Е.П. Колебательные спектры многоатомных молекул. М.: Наука. 1970. 560 с.

171. Грибов Л.А. Введение в теорию и расчёт колебательных спектров многоатомных молекул. Л.: Изд. ЛГУ. 1965. 124 с.

172. Грибов Л.А., Дементьев В.А. Методы и алгоритмы вычислений в теории колебательных спектров молекул. — М.: Наука. 1981. 356 с.

173. Браун П.А., Киселёв А.А. Введение в теорию колебательных спектров. -Л.: Изд. ЛГУ. 1983. 223 с.

174. Gribov L.A., Orville-Thomas W.J. Theory and methods of calculation of molecular spectra. Chrichester; N.Y. Wiley. 1988. 636 p.

175. Применение спектроскопии в химии / Под. ред. В.Веста. — М.: ИЛ. 1969. 569 с.

176. Грибов Л.А. Теория интенсивностей в инфракрасных спектрах многоатомных молекул. -М.: Изд. АН СССР. 1963. 155 с.

177. Маянц Л.С., Авербух Б.С. Теория и расчёт интенсивностей в колебательных спектрах молекул. — М.: Наука. 1971. 141 с.

178. Кон В. Электронная структура вещества — волновые функции и функционалы плотности. // УФН. 2002. Т. 172. № 3. С. 336-348.

179. Scott А.Р., Radom L. Harmonic Vibrational Frequencies6 An Evalution of Hartree-Fock, Moeller-Plesset, Quadratic Configuration Interaction, densiy Functional Theory, and Semiempirical Scale Factors. // J. Phys. Chem. 1996. V. 100. N 14. P. 16502-16513.

180. Wong M.W. Vibrational frequency prediction using density functional theory. // Chem. Phys. Lett. 1996. V. 256. N 4-5. P. 391-399.

181. Becke A.D. Density-functional thermochemistry. Ill The role of exact exchange. // J. Chem. Phys. 1993. V. 98. N 7. P. 5648-5652.

182. Frisch M.J., Thucks G.W., Schegel H.B. et al. Gaussian 98. Revision A.7. Gaussian Inc., Pittsburgh (PA). 1998.

183. Chin S., Scott I., Szczepaniak K., Person W.B. // J. Am. Chem. Soc. 1984. V. 106. P. 3415-3422.

184. Barnes A.J., Stuckey M.A., Gall L. Le. Nucleic acid bases studied by matrix isolation vibrational spectroscopy: uracil and deuterated uracils. // Spectrohim. Acta. 1984. 40A. P.419-431.

185. Wojcik M.J., Rostkowska H., Szczepaniak K., Person W.B. Vibrational resonancrs in infrared spectra of uracil. // Spectrochim. Acta. 1989. V. 45A. P. 499-502.

186. Ivanov A.Yu., Plokhotnichenko A.M., Radchenko E.D., Sheina G.G., Blagoi Yu. P. RTIR spectroscopy of uracil derivatives isolated in Kr, Ar and Nematrices: matrix effect and Fermi resonance. // J. Mol. Struct. 1995. V. 372. P. 91-100.

187. Maltese M., Passerini S., Nunziante-Cesaro S., Dobos S., Harsanyi L. Infrared levels of monomeric uracil in cryogenic matrices. // J. Mol. Struct. 1984. V. 116. P. 49-65.

188. Элькин П.М., Эрман M.A., ГГулин O.B. Анализ колебательных спектров метилзамещённых урацила в ангармоническом приближении. // Журнал прикладной спектр. 2006. Т. 73. С. 431-436.

189. Краснощёков С.В., Степанов Н.Ф. Ангармонические силовые поля и теория возмущений в интерпретации колебательных спектров многоатомных молекул. // Журн. физ. химии. 2008. Т. 82. С. 1-12.

190. Lappi S.E. A vibrational analysis of the exocyclic amino group of adenine. Dissertation, North Carolina State University. 2002. 173 p.

191. Majoube M. Vibrational Spectra of Adenine and Deuterium-Substituted Analogues. //J. Raman Spectr. 1985. V. 16. P. 98-110.

192. Lappi S.E., Collier W., Franzen S. Density Functional Analysis of Anhar-monic Contributions to Adenine Matrix Isolation Spectra. // J. Phys. Chem. 2002. V. 106 A. P. 11446-11455.

193. Radchenko E.D., Plochotnichenko A.M., Sceina G.G.IR and electron-oscillationspectra of adenine and its substitutes in argon matrix. // Biofizika.1984. V. 29. P. 553-559.

194. Hirakawa A.Y., Okada H., Sasagawa S., Tsuboi M. Infrared and aman spectra of adenine and its 15N and 13C substitution products. // Spectrochim. Acta.1985. V. 41 A. N 1/2. P. 209-216.

195. Toyama A., Hanada N., Abe Y., Takeuchi H., Harada I. Quantum-mechanical Calculation of the Relative Line Intensities in Nucleic acids. // J. Raman Spectrosc. 1994. V. 25. P. 623-630.

196. Majoube M., Millie Ph., Lagant P., Vergoten G. Resonance Raman enhancement for adenine and guanine residues. // J. Raman Specrt. 1994. V. 25. P. 821-836.

197. Taylar R., Kennard O. The molecular structure of nucleosides and nucleotides: Part 1. The influence of protonation on the geometries of nucleic acid constituents. //J. Mol. Struct. 1982. V. 78. P. 1-28.

198. Тен Г.Н., Баранов В.И. Расчёт нормальных колебаний пиридина. // Изв. ТСХА. 1985. Вып. 2. С. 168-172.

199. Тен Г.Н., Баранов В.И. Расчёт нормальных колебаний молекул пиразина и пиримидина. // Изв. ТСХА. 1985. Вып. 3. С. 183-188.

200. Ten G., Bourova Т., Berezin V. Calculation of absorption, Raman and resonance Raman spectra of biological molecules. Part 1. Purine. // XXXI Collo-quim Spectrosc. Internat. Turkey. 1999. P. 388.

201. Дементьев В.А., Грибов JI.А. Таблицы параметров для расчёта колебательных спектров многоатомных молекул. Новосибирск: Научный Совет по спектроскопии АН СССР. Вып. 2. 1982. 99 с.

202. Sarma Y.A. Planar vibrations of 2-cloropyrimidine. // Spectrochim. Acta. 1974. V. 30 A. P. 1801-1806.

203. Kartha S.B. Vibrational spectra of 4-methyl and 5-methyl pyrimidine. // Spectrochim. Acta. 1982. V. 38 A. N 8. P. 859-866.

204. Tsuboi M., Takahashi S., Harada I. Physico-Chemical Properties of Nucleic Asids. New York, 1973. V. 2. 91 p.

205. Кэрри П. Применения спектроскопии КР и РКР в биохимии. — М.: Мир. 1985. 272 с.

206. Harsanyi L., Csaszar P. Theoretical force field of uracil/ // Acta Chimica Hungarica. 1983. V. 113. P.257-278.

207. Susi H., Ard J.S. Vibrational spectra of nucleic acid constituents -I. Planar vibrations of uracil. // Spectrochim. Acta. 1971. V. 27A. P. 1549-1562.

208. Казакова Г.В. Колебательные спектры урацила и его дейтерозамещённых. // Журнал структурной химии. 1969. №4. С. 618-623.

209. Person W.B., Szczesniak М., Szczepaniak К. et al. Tautomerism of nucleic-acid bases and the effect of molecular-interactions on tautomeric equilibria. // J. Mol. Struct. 1989. V. 194. P. 239-258.

210. Szczesniak M., Nowak M.J., Szczepaniak K., Person W.B. Effect of inter-molecular interactions of the infrared spectrum of 1-methyluracil. // Spectrochim. Acta. 1985. V. 41A. N 1-2. P. 237-250.

211. Соколов Н.Д. Водородная связь. M.: Наука. 1964. С. 8-39.

212. Peticolas W.L., Strommen D.P., Lakshminarayanan V. The use of resonant Raman intensities in refining molecular force fields for WilsonG-F calculations and obtaining excited state molecular geometries. // J. Chem. Phys. 1980. V. 73. N9. P. 4185-4191.

213. Чотий К.Ю., Кожевина Л.И., Рыбаченко В.И., Титов Е.В. Силовое поле и электрооптические параметры N-оксида пиридина. // Украинский физ. журнал. 1983. Т. 28, №1. С. 19-23.

214. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. Расчёт и анализ колебательных спектров комплементарных пар аденин-тимин, гуанин-цитозин и аденин-урацил в конденсированном состоянии. // Журнал прикл. спектр. 2009. Т. 76. № 1. С. 84-92.

215. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. Анализ водородных связей по ИК спектрам тимина и ^^-дейтеротимина. // Журнал прикладной спектроскопии. 2005. Т. 72. С. 99-105.

216. Тен Г.Н., Баранов В.И. Расчёт и анализ ИК спектров цитозина в разных фазовых состояниях // Журнал прикладной спектроскопии. 2005. Т. 72. С. 149-156.

217. Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Анашкин А.А. Квантово-механический расчёт распределения интенсивностей в спектрах резонансного комбинационного рассеяния пары гуанин-цитозин. // Оптика и спектр. 2008. Т. 104. № 5. С. 737-742.

218. Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Кучерова В.В. Квантово-механический расчёт распределения интенсивностей в спектрах резонансного комбинационного рассеяния молекулы тимина // Оптика и спектр. 2003. Т. 95. № 1. С. 29-33.

219. Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Кучерова В.В. Квантово-механический расчёт распределения интенсивностей в спектрах резонансного комбинационного рассеяния молекулы цитозина // Оптика и спектр. 2004. Т. 97. № 1. С. 1-4.

220. Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Анашкин А.А. Квантово-механический расчёт относительных интенсивностей линий в спектрах резонансного комбинационного рассеяния молекулярных пар аденин-тимин< и- аденин-урацил. // Оптика и спектр. 2008. Т. 104. № 5. С. 731-736.

221. Тен Г.Н., Бурова Т.Г. Анализ плоских колебаний тимина. Проблемы, оптической физики. Материалы 5-й Международной молодёжной научной школы по оптике, лазерной физике и биофизике, 2-5 октября 2001 года. — Саратов. 2002. С. 94-96.

222. Ten G., Kucherova V., Bourova T. Quantum-mechanical analysis of RRS of thymine and uracil molecules // Proc. XVI International School-Seminar "Spectroscopy of molecules and crystals. Sevastopol. Ukraine. 2003. P.219.

223. Burova T.G., Ten G.N., Anashkin A.A. Quantum-mechanical analysis of the intensity distribution in resonance Raman and two-photon absorption spectra of nucleic acid base pairs // European congress on molecular spectroscopy. 2008. Croatia. P. 184.

224. Colarusso P., Zhang K., Guo В., Bernath P.F. The infrared spectra of uracil, thymine, and adenine in the gas phase. // Chem. Phys. Lett. 1997. V. 269. P. 39-48

225. Дементьев B.A., Грибов JI.A. Таблицы параметров для расчёта колебательных спектров многоатомных молекул. М.: Изд-во АН СССР. Вып. 1. 1979. 93 с.

226. Martti О., Bengt N., Yukio М. Analysis of hydrogen bonds by the IR spectra of thymine and N-substitutions. // Chem. Phys. Lett. 1984. V.109. P. 412-415.

227. Susi H., Ard J.S., Purcell J.M. Vibrational spectra of nucleic acid constituents — II. Planar vibrations .of cytosine. // Spectrochim. Acta. 1973. V. 29A. P. 725-733.

228. Chandra A.K., Nguyen M.T., Zeegers-Huyskens Th. Theoretical study of the protonation and deprotonation of cetozine. Implications for the interaction of cytozine with water. // J.Mol. Struct. 2000. V. 519. P. 1-11.

229. Florian J., Baumruk V., Leszczynski J. IR and Raman Spectra, Tautomeric Stabilities, and Scaled Quantum Mechanical Force Fields of Protonated Cytosine. // J. Phys. Chem. 196. V. 100. P. 5578-5589.

230. Abo-Riziq A., Grace L., Nir E., Kabelac M., Hobza P., de Vries M.S. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2005. 102. P. 20-23.

231. Podolyan Y., Nowak MJ. et al. Probing ab initio MP2 approah towards the prediction of vibrational spectra od DNA base pairs. // J. Mol. Struct. 2005. V. 744. P. 19-34.

232. Carrier V., Savoie R. The effect of water on infrared spectra of DNA. // J. Solution Chemistry. 2000. V. 29. P. 1027-1038.

233. Kryachko E.S., Sabin J.R. Quantum Chemical Study of the Hydrigen-Bonded Patterns in A-T Base Pair of DNA: Origins of Tautomeric Mispairs, Base Flipping, and Watson-Crick—>Hoogsteen Conversion. // Intern. J. Quant. Chemistry. 2003. V.91. P. 695-710.

234. Lee C., Parle K.-H, Cho M. Vibrational dynamics of DNA. II. Deuterium er-change effects and simulated IR spectra. // J. Chem. Phys. 2006. V. 125. P. 114509-11425

235. J.A.Frey J.A., Leist R., Miiller A., Leutwyler S. Isomers of the Uracil Dimer. Sn ab initio study. // Chem. Phys. Chem. 2006. V. 7. P. 1494-1499.

236. Movileanu L., Benevides J.M., Thonas G.J. Temperature Dependence of the Raman Spectrum of DNA. Part I. Ramansignatures of premelting and melting transitions of poly (dA-dT) (poly(dA-dT). // J. Raman Spectr. 1999. V. 30. P. 637-649.

237. Haesanyi L., Rozsondai В., Hargittai I. The molecular structure of uracile: an electron diffraction study. // J. Mol. Struct. 1986. V. 140. P. 71-77.

238. Person W.B., Szczepaniak K., Szczesniak M.M. et al. Experimental and theoretical studies of tautomers of nucleic acid bases. // Int. J. Quantom chem. 1987. V. 21. P. 756-766.

239. Jaworski A., Szcesniak M., Szczepaniak K. et al. Infrared spectra and taunomerism of 5-fluorocytosine and 5-iodocytosine matrix isolation and theoretical ab initio studies. // J. Mol. Struct. 1990. V. 223. P. 63-92.

240. Morzyk-Ociepa В., Nowak M.J., Michalska D. Vibrational spectra of 1-methylthymine: matrix isolation, solid state and theoretical studies // Spectro-chim Acta. 2004. 60 A. P. 2113-2123.

241. M. Majoube. Vibrational spectra of guanine. A normal coordinate analysis. // J. Chim. Phys. 1984. V. 81. P. 303-315.

242. Л.А.Грибов, В.И.Баранов. Теория и методы расчёта молекулярных процессов. Спектры, химические превращения и молекулярная логика. М.: Комкнига. 2006. 480 с:

243. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. Расчёт спектров комбинационного рассеяния и определение структуры гуанина в поликристаллическом состоянии и водном растворе. // Журнал структурной химии. 2005. Т. 46. № 6. С. 1032-1040.

244. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. О механизме процесса переноса протона в имидазоле. // Журнал структурной химии. 2007. Т. 48. № 4. С. 674-685.

245. Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Кучерова В.В. Квантово-механический расчёт распределения интенсивностей в спектрах резонансного комбинационного рассеяния молекулы гуанина. // Оптика и спектроскопия. 2004. Т. 97. № 5. С. 768-771.

246. Тен Г.Н., Бурова Т.Г. Анализ нормальных колебаний пурина. В сб.: Актуальные вопросы научных исследований. Саратов: СГПИ. 1999. Вып. 3. С. 51-55.

247. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. Моделирование структуры пурина в различных фазовых состояниях. 3-я Всерос. конф. "Молекулярное мо-дел." Москва. 2003. 15-17 апреля. С. 119:

248. Кучерова В.АВ., Бурова Т.Г., Тен Г.Н. Квантово-механический анализ распределения интенсивностей в спектрах РКР молекулы гуанина. // II Российская школа-конференция «Молекулярное моделирование в химии, биологии и медицине». Саратов. 2004. С. 33.

249. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. Моделирование структуры гуанина в конденсированных состояниях. 4-я Всерос. конф. "Молекулярное мо-дел." Москва. 12-15 апреля. 2005. С. 105.

250. Bourova Т., Ten G., Andreeva S. Quantum-mechanical calculation of intensity distribution in resonance Raman spectrum of purene // Proc. Of XIV International School-Seminar "Spectroscopy of Molecules and* crystals". Odessa. 1999. P. 227.

251. Ten G., Bourova Т., Berezin V. Calculation of absorption, Raman and resonance Raman spectra of biological molecules. Part 1. Purene. // XXXI' Collo-quim Spectrosc. Internat. 1999. Turkey. P. 399.

252. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. Исследование таутомерии оснований нуклеиновых кислот в разных фазовых состояниях методами ИК и РКР спектроскопии. ИВТН, 2007.

253. Ferro D., Bencivenni-L., Teghil R., Mastromarino R. Vibrational studies of biomolecules. 1.2-Thiouracil. // Thermochim Acta. 1980. V. 42. P. 75.

254. Watson D.G., Sweet R.M. and Marsh R.E. The crystal and molecular structure of purine. // Acta Crystallogr. 1965. V. 19. P. 573-577.

255. Бурова Т.Г Эффект Герцберга-Теллера и распределите интенсивности в спектрах РКР и двухфотонного поглощения многоатомных молекул. // Химическая физика. 1994. Т. 13, №3. С. 29-34.

256. Radchenko E.D., Plokhotnichenko A.M., Sheina G.G., et. al. IR spectra of uracil and thymine in argon matrix. // Biofizika. 1983. V. 28. P. 923-927.

257. Pliitzer Chr., Kleinermanns K. Tautomers and electronic states of jet-cooled adenine investigated by double resonance spectroscopy. // Physical Chemistry Chemical Physics. 2002.

258. Chenon M.T., Pugmire R.J., Grant D.M., Panzica R.P., Townsend L.B. Carbon-13 magnetic resonance. XXVI. A quantitative determination of the tautomeric populations of sertain purines. // J. Am. Chem. Soc. 1975. V. 97. P. 4636-4643.

259. Канаскова Ю.Д., Гарбузова И.А., Пентин Ю.А., Сухоруков Б.И. Расчёт частот и форм нормальных колебаний имидазола и его дейтерозамещённых. // Оптика и спектр. 1970. Т. 29. С. 511-515.

260. King S.T. Low-Temperature Matrix Isolation Study of Hydrogen-Bonded, High-Boiling Organic Compounds. I. The Sampling Device and the Infrared Spectra of Pyrazole, Imidazole and Dimethyl Phoshinic Acid. // J.-Phys. Chem. 1970. V. 74. P. 2133-2138.

261. Tatara W., Wojcik M.J., Lindgren J., Probst M.J. Theoretical Study of Structures? Energies? And Vibrational Spectra of the Imidazole-Imidazolium System. // Phys. Chem. 2003. 107 A. P. 7827-7831.

262. Caswell D.S., Spiro T.G. Ultraviolet resonance raman-spectroscopy of imidazole, histidine, and Cu(imidazole)42+ implications for protein studies. // J. Amer. Chem. Soc. 1986. V. 108. P. 6470-6477.

263. Norinder U. A Theoretical reinvestigation of the nucleic bases adenine, guanine, cytosine, thymine and uracil using AMI. // J. Mol. Struct. 1987. V. 151. P. 259-260:

264. Majoube M. Vibrational spectra of guanine. A normal coordinate analysis. // J'. Mol. Struct. 1984. V. 114. P. 403-406.

265. Delabar J.-M., Majoube M. Infrared and Raman spectroscopic study of 15N and D-substituted guanines. // Spectrochim. Acta. 1978. V. 34A. P. 129-140.

266. Nir E., Muller M., Gronce L.I., de Vries M.S. REMPL spectroscopy of cytosine. // Chem.,Phys. Lett. 2002. V. 355. P. 59-64.

267. Tian S.X. Marked influences on the adenine-cytosine base pairs by electron attachment and ionization. //J. Phys. Chem. 2005. V. 109 A. P. 5153-5159.

268. Luhrs D. C., Viallon J., Fischer I. Excited state spectroscopy and dynamics of isolated adenine and 9-methyladenine/ // Phys. Chem. Chem. Phys. 2001. V. 3. N 10. P. 1827-1831.

269. Тен Г.Н., Нечаев B.B., Березин В.И., Баранов В.И. Расчёт электронно-колебательных спектров молекулы, аденина. // Журнал структурной химии. 1997. Т. 38, №2. С. 334-344.

270. Тен Г.Н., Баранов В.И. Анализ электронно-колебательных спектров урацила; тимина и цитозина. // Оптика и спектроскопия. 2004. Т. 97, №2". С. 1-9.

271. Тен Г.Н., Баранов В.И. Проявление внутримолекулярного переноса протона в имидазоле в электронно-колебательном спектре. // Журн. прикл. спектр. 2008. № 2. Т. 75. С. 164-169.

272. Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Березин В.И. Квантово-механический расчёт спектров резонансного комбинационного рассеяния аденина. // Оптика и спектр. 1999. Т. 87, № 3. С. 397-407.

273. Тен Г.Н., Баранов В.И. Исследование таутомерии нуклеиновых оснований методами электронно-колебательной спектроскопии. // Журнал прикладной спектроскопии. 2004. Т. 71, №6. С. 703-711.

274. Тен Г.Н., Минор А.А., Баранов В.И. Определение таутомерных форм нуклеиновых оснований по вибронным спектрам высоковозбуждённых оснований. 4-я Всерос. конф. "Молекулярное модел." Москва. 12-15 апреля, 2005. С. 107.

275. Тен Г.Н., Баранов В.И. Исследование таутомерии оснований нуклеиновых кислот в разных фазовых состояниях методами электронно-колебательной спектроскопии. ИВТН, 2007.

276. Попов Е.М., Коган Г.А . Строение сопряжённых углеводородов с открытыми цепями. // Успехи химии. 1968. Т. 37. С. 256-295

277. Baranov V.I., Gribov L.A., Djenjer V.O., Zelent'sov D.Yu. Adiabatic semi-empirical parametric method for computing electronic vibrational spectra of complex molecules. Part 1. Polyenes and diphenylpolyenes. // J. Mol. Struct. 1997. V. 407. P. 177-198.

278. Baranov V.I., Gribov L.A., Djenjer V.O., Zelent'sov D.Yu. Adiabatic semi-empirical parametric method for computing electronic vibrational spectra of complex molecules. Part 2. Acenes. // J. Mol. Struct. 1997. V. 407. P. 199-207.

279. Баранов В.И. Параметрический метод в теории вибронных спектров сложных молекул. Спектры поглощения и флуоресценции си структура стирола в возбуждённом состоянии. // Опт. и спектр. 2000. Т.' 88. С. 216223.

280. Баранов В.И. Расчёт параметрическим методом электронно-колебательных спектров и структуры метилстирола в возбуждённом состоянии. // Журнал прикладной спектр. 2000. Т. 67. С. 148-153.

281. Баранов В.И., Соловьев А.Н. Моделирование вибронных спектров и возбуждённых состояний полиенов с помощью параметрического метода. // Оптика и спектр. 2002. Т. 93. С. 751-758.

282. Баранов В.И., Соловьев А.Н. Расчёт и анализ возбуждённых состояний и тонкоструктурных вибронных спектров антрацена, антрацена-dlO и те-терацена. // Оптика и спектр. 2004. Т. 96. С. 380-387.

283. Kim Y.H., Phillips S.D., Nowak M.J. et al. // Synthetic Metals. 1989. V. 29. P. 291-296.

284. В.И.Баранов, Ф.А.Савин-, Л.А.Грибов. Программы расчёта электронно-колебательных спектров многоатомных молекул. М.: Наука. 1983. 192 с.

285. Грибов JI.A., Баранов В.И., Зеленцов Д.Ю. Электронно-колебательные спектры многоатомных молекул. Теория и методы расчёта. М.: Наука. 1997. 475 с.

286. Leandri G., Mangini A., Montanari F., Passerini R. Ricerche sugli eteroci-clici: Spettri di assorbimento U.V. e proprieta cromoforiche. — Nota I: Imidazoli, benzimidazoli e fenil- benzimidazoli. // Gass. Chim. Ital. 1955. V. 85. P. 769-839.

287. Strzalkowska С. Charakterystyka widm absorpcyjnych i emisyjnych niek-torych pochodnych hydantoiny i tiohydantoiny. // Zesz. nauk. UJ. Pr. chem. 1989. N32. P. 105-117.

288. Serrano-Andres L., Fulscher M.P., Roos B.O. Theoretical Study of the Electronic Spectrum of Imidazole. // J. Phys. Chem. 1996. V. 100. P. 6484-6491.

289. Годик В. А., Родионов A. H., Симонов А. П., Шигорин Д. H. Квантово-химическое исследование электронной структуры имидазола и его производных. // Ж. физ. химии. 1997. Т. 71. С. 374-375.

290. Файн В.Я., Зайцев Б.Е., Рябов М.Я. 7ii,7C* -полосы поглощения ценный источник информации о строении таутомеров и конформеров. // Журнал общей химии. 2006. Т. 76. С. 608-609.

291. Тен Г.Н., Баранов В.И. Применение метода гибридных орбиталей для определения изменений валентных углов молекул при возбуждении. // Изв. ТСХА. 1986. Вып 3. С. 180-185.

292. Тен Г.Н., Баранов В.И. Расчёт электронно-колебательных спектров молекул метилзамещённых глиоксаля и пиримидина. // Журн. прикладной спектроскопии. 1990. Т. 52. №1. С. 76-81.

293. Тен Г.Н., Баранов В.И: Колебательная структура спектров поглощения-и модели молекул HNO и DNO в возбуждённом состоянии. // Журнал прикладной спектроскопии. 200 Г. Т. 68. С. 132-137.

294. Тен Г.Н., Нечаев В.В., Баранов В.И. Структура молекулы биацетила в возбуждённом состоянии и анализ спектров; поглощения и флуоресценции: // Оптика и спектр. 2002. Т. 92, №3. С. 418-425.

295. Тен Г.Н., Нечаев B.BI, Бабаян В:И;, Березин В;И. Квантово-химическая^ теория строения и скоростей1 химических реакций; Учебное пособие. -Саратов: Изд-во СГУ. 1997. 58 с

296. Тен Г.Н., Бурова Т.Е., Баранов В;И. Вибронные спектры и структура возбуждённых состояний многоатомных молекул. // Известия Саратовского университета. Серия Физика. 2006. Т. 6. Вып. 1^2. С. 41-59.

297. Тен Е.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. Вибронные спектры и структура возбуждённых состояний многоатомных молекул. // Известия Саратовского университета. Серия Физика. 2006. Т. 6. Вып. 1/2. С. 41-59:

298. Тен Г.Н., Баранов В.И. Моделирование структуры молекулы биацетила в возбуждённом состоянии и анализ, спектров поглощения и; флуоресценции. 2-я Всерос. конф. "Молекулярное модел." Москва. 24-26 апреля; 2001. С. 109.

299. Тен F.H, Бурова Т.Г., Баранов В.И. Моделирование структуры- гуанина в конденсированных состояниях. 4-я^ Всерос. конф: "Молекулярное модел." Москва. 12-15 апреля, 2005. С. 105.

300. Becker R.S., Kogan G. Exited-state properties of nucleic acid components. // Photochem. Photobiol. 1980. V. 31. P. 5-12.

301. Lapinski L., Nowak M.J., Sobolewski A.L. et al. Photoisomerizations of N-4-hydroxycytosines. // J. Phys. Chem. 2006. 110A. P. 5038-5046.

302. Wolfenden R.V. Tautomeric equilibria in inosine and adenosine. // J. Mol. Biol. 1969. V. 40. P. 307-310.

303. Katrizky A.R., Waring A.J. Tautomeric azines. Part I. The tautomerism of 1-methy luraci 1 and 5-bromo-l-methyluracil. //J. Chem. Soc. 1962. P. 1540-1544.

304. Katrizky A.R., Waring A.J. Tautomeric azines. Part III. The structure of cytosine and its mono-cation. //J. Chem. Soc. 1963. P. 3046-3051.

305. Pieper M., Kroon P.A., Prestegard J. H., Chan S.I. Erratum. Tautomerism of nucleic acid bases. // J. Amer. Chem. Soc. 1973. V. 95. P. 3408-3415.

306. Wong Y. P., Wong K.L., Kearns D.R. On the tautomeric states of guanine and cytosine. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1972. V. 6. P. 1580-1587.

307. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. Квантово-химическое исследование прототропной таутомерии оснований нуклеиновых кислот. Учебное пособие. — Саратов: Изд-во «Научная книга». 2008.' 157 с.

308. Бурова Т.Г., Тен Г.Н., Анашкин А.А. Квантово-механический расчет распределения интенсивностей в спектрах резонансного комбинационного рассеяния тиозамещенных урацила. // Оптика и спектр. 2005. Т. 99. С.737-741.

309. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. Определение таутомерных структур тиозамещённых урацила методами ИК и РКР спектроскопии. // Журнал структурной химии. 2007. Т. 48. №3. С. 482-490.

310. Burova Т., Ten G., Kucherova V. Quantum-mechanical analysis of RRS of biological molecules// XXV11 European Congress on Molecular spectroscopy. Krakow. Poland. 2004. P.359.

311. Роберте Дж., Касерио M. Основы органической химии. Т.1. — М.: Мир, 1978. 842 с.

312. Szczepaniak К., Szczesniak М.М., Person W.B. Raman and IR spectra of thymine. A matrix isolation. // J. Phys. Chem. 2000. 104A. P. 3852-3863.

313. Тен Г.Н., Харченко В.Г. Особенности спектральных характеристик тио-пирилия. В сб. Спектроскопические свойства соединений IV Б группы. — Саратов. 1981. С. 74-90.

314. Тен Г.Н., Ковалёв И.Ф., Базов В.П. (1986) Спектрально-люминесцентные свойства солей пирилиума и тиопирилиума. // Журнал прикладной спектроскопии. 1986. Т. 45. С. 949-953.

315. Yadav R.A., Yadav P.N.S., Yadav J.S. Vibratoonal studies of biomalecules. I. 2-Thiouracil. //Proc. Indian Acad. Sci. (Chem. Sci.) 1988. V. 100. P. 69-78.

316. Rostkowska H., Szczepaniak K., Nowak M.J., Leszczynski J., KuBulat K., Person W.B. Tautomerism and Infrared Spectra of Thiouracils. Matrix Isolation and ab Initio Studies. //J. Am. Chem. Soc. 1990. V. 112. P. 2147-2160.

317. Ghomi M., Letellier R., Taillandier E., Chinsky L., Laigle A., Turpin P. Interpretation of the Vibrational Modes of Uracil and its O-Substituted and Thio Derivatives Studied by Resonance Raman Spectroscopy. // J. Raman Spectr. 1986. V. 17. P. 249-255.

318. Приютов M.B., Бурова Т.Г. Расчёт распределения интенсивности в спектре предрезонансного КР молекулы бензола, учитывающий эффект Герцберга-Теллера. // Журн. прикладной спектроскопии. 1987. Т. 47. С. 769-773.

319. Chandra A.K., Nguyen M.T., Zeegers-Huyskens Th. Theoretical study of the protonation and deprotonation of cytosine. Implications for the interaction of cytosine with water. // J. Mol'. Struct. 2000. V. 519. P. 1-11.

320. Chandra A.K., Nguyen M.T., Zeegers-Huyskens Th. Theoretical study of the interaction between thymine and water. Protonation and deprotonation enthalpies and comparison with uracil. // J. Phys. Chem. 1998. V. 102. P. 6010- 6016.

321. Тен Т.Н., Баранов В.И. Исследование таутомерного равновесия оснований нуклеиновых кислот в водном растворе. // Журнал структурной химии. 2007. Т. 48, № 5. С. 934-941.

322. Тен Г.Н., Баранов В.И. Анализ пикосекундных спектров флуоресценции таутомеров тимина и 5-хлорурацила — расчёт времени жизни в водныхрастворах с разными рН. // Журнал структурной химии. 2009. Т. 50. № 1. С. 96-102.

323. Тен Г.Н., Баранов В.И. Исследование таутомерного равновесия оснований нуклеиновых кислот в водном растворе. 5-я Всерос. конф. "Молекулярное модел." Москва. 18-20 апреля, 2007. С. 91.

324. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. Расчёт и интерпретация ИК и РКР спектров 5-галогензамещённых урацила. // Журнал прикладной спектроскопии. 2006. Т. 73, № 4. С. 437-442.

325. Тен Г.Н., Бурова Т.Г., Баранов В.И. Расчёт и интерпретация ИК и РКР спектров 5-галогензамещённых урацила. 5-я Всерос. конф. "Молекулярное модел." Москва. 18-20 апреля, 2007. С. 92.

326. Витинг Л.М., Резницкий Л.А. Задачи и упражнения по общей химии. -М.: Изд-во МГУ. 1995. 221 с.

327. Lewin S. Some aspects of hydration and stability of the native state of DNA. // J. Theor. Biol. 1967. V. 17. P. 182-212.

328. Aylward N.N. Thermodynamic Constants of the Ionisation of the Acid Imino-group of Uridine 5'-Monophosphate and Poly-uridylic Acid. // J. Chem. Soc., B. 1967. V. 5. P. 401-403.

329. Rosker M.J., Rose T.S., Zewail A.H. Femtosecond real-time dynamics of photofragment-trapping resonances on dissociative potential-energy surfaces. // Chem. Phys. Lett. 1988. V. 146. P. 175-179.

330. Семиохин И.А., Страхов B.B., Осипов А.И. Кинетика химических реакций. М.: Изд-во МГУ. 1995. 352 с.

331. Эйринг Г., Лиин С.Г., Лиин С.М. Основы химической кинетики. М.: Мир. 1983. 528 с.

332. Goodman M.F. Mutations caught in the act. // Nature. 1995. V. 378. P. 237238.

333. Shimanouchi Т., Harada I. Far-Infrared Spectra of Cyanuric Acid, Uracil, and Diketopiporazine. // J. Chem. Phys. 1964. V. 41. P. 2651-2655.

334. Ingham K.C., EI-Bayoumi M.A. Photoinduced Double Proton Transfer in a Model Hydrogen Bonded Base Pair. Effects of Temperature and Deuterium Substitution. //J. Am. Chem. Soc. 1974. V. 96. P. 1674-1682.

335. Lippincott E.R., Schroder R. One-Dimensional Model of the Hydrogen Bond. //J. Chem. Phys. 1955. V. 23. P. 1099-1106.