Název:
Výpočetní studium TiO2-katalyzované syntézy acyclonucleosidů z formamidu: Implikace pro teorii vzniku života
Překlad názvu:
Computational Study of the TiO2-Catalyzed Synthesis of Acyclonucleosides from Formamide: Implications for the Origin of Life
Autoři:
Mládek, Arnošt ; Burda, Jaroslav (vedoucí práce) ; Futera, Zdeněk (oponent) Typ dokumentu: Diplomové práce
Rok:
2015
Jazyk:
eng
Abstrakt: [eng][cze] The TiO2-catalyzed synthesis of nucleosides in non-aqueous formamide environ- ment via so-called acyclonucleoside intermediates represents an alternative way for the emergence of nucleic acids monomeric units, which could address the the fundamental problem associated with the formation of a --glycosidic bond between a nucleobase and a sugar moiety. In this computational contribution we present a plausible reaction route for the prebiotic TiO2-catalyzed synthesis of purine C2- and C3-acyclonucleosides in formamide, which does not require photocatalytic or radical chain mechanisms. The maximum computed activation energy along the proposed reaction channel is ≥ 32 kcal·mol≠1 , which is clearly feasible under the experimental conditions of the Saladino synthesis. We show that the rate determining step of the entire reaction path is the deprotonation of the formaldehyde hydrate methylene carbon occurring likely on defective binding sites of an anatase surface. Our calculations thus support the view of Saladino et al. about the catalytic role of the TiO2 surface in the one-pot synthesis of purine acyclonucleosides in heat formamide solution.TiO2-katalyzovaná syntéza nukleosid v nevodném prost edí formamidu, probí- hající p es acyklonukleosidové meziprodukty, p edstavuje alternativní cestu pro vznik monomerick˝ch jednotek nukleov˝ch kyselin, která by mohla vy eöit pro- blém spojen˝ s vytvo ením --glykosidické vazby mezi nukleovou bazí a cukern˝m zbytkem. V p edloûené v˝po etní studii je p edstavena moûná reak ní cesta pro prebiotickou, TiO2-katalyzovanou syntézu purinov˝ch C2- a C3-acyklonukleosid v prost edí formamidu, která nevyûaduje fotokatalytick˝ nebo radikálov˝ me- chanizmus. Maximální vypo tená aktiva ní energie podél reak ní koordináty, odpovídající p ibliûn 32 kcal·mol≠1 , je v experimentálních podmínkách Saladi- novy syntézy probíhající p i teplot 160 ¶ C dostupná. Ukazujeme, ûe deprotonace methylenového uhlíku formaldehyd hydrátu, probíhající pravd podobn na defekt- ním povrchu anatasu, p edstavuje rychlost ur ující krok celé reakce. Naöe v˝po ty jsou tak ve shod s p edstavou Saladina a jeho koleg o katalytické funkci TiO2 povrchu p i syntéze purinov˝ch acyklonukleosid v horkém roztoku formamidu.
Klíčová slova:
Acyklonukleosidy; DFT; Kvantová chemie; Nukleové kyseliny; TiO2; Vznik života; Acyclonucleosides; DFT; Nucleic acids; Origin of Life; Quantum chemistry; TiO2