Sisäisen vetysitoutumisen vaikutus jäkälien fenolisten yhdisteiden bioaktiivisuuteen

Abstract

Jäkälistä on löydetty satoja yhdisteitä, joista monet ovat tyypillisiä vain jäkälille. Näiden yhdisteiden hyödyntämistä rajoittaa jäkälän hidas-kasvuisuus. Yhdisteistä jäkälien sisältämät polyfenolit ovat kiinnostavia lääketieteellisen potentiaalinsa ja voimakkaan vetysitoutumisensa takia. Vetysidos on ei-kovalenttinen sidos, jonka vetyatomi muodostaa elektronegatiivisen atomin kanssa sähköstaattisten voimien vaikutuksesta. Orgaanisissa yhdisteissä vetysidoksiin osallistuvat vedyt ovat usein kiinni hydroksyyliryhmissä. Fenolisissa yhdisteissä voi esiintyä poikkeuksellisen voimakkaita vetysidoksia, koska fenolinen vety on verrattain hyvin positiivisesti osittaisvarautunut.

Vetysidoksia ja niiden voimakkuuksia voidaan arvioida yhdisteiden spektrien perusteella. Vetysidokset aiheuttavat useimmiten punasiirtymää IR-spektrin OH-venytysvärähtelyn aaltolukuun. NMR-spektrissä vetysidokset siirtävät kyseisen vedyn NMR-signaalia korkeammalle taajuudelle eli nostavat sen kemiallista siirtymää.

Teoreettiset ja laskennalliset menetelmät tukevat kemian kokeellista tutkimusta erityisesti silloin, jos tutkittavat yhdisteet ovat vaarallisia, vaikeasti käsiteltäviä tai harvinaisia. Molekyylimekaniikka ja tiheysfunktionaaliteoria ovat kaksi tärkeää laskennallisen kemian menetelmää. Niillä voidaan optimoida molekyylin geometrinen rakenne sekä määrittää rakenteen energia ja muita ominaisuuksia.

Molekyylimekaniikka perustuu klassiseen mekaniikkaan. Sidospituuksien, sidoskulmien, torsiokulmien, van der Waalsin voimien ja dipoli-dipoli – vuorovaikutusten energioiden mallintamiseen on erilaisia matemaattisia malleja. Tiheysfunktionaaliteoria taas pyrkii arvioimaan yhdisteen energiaa sen kolmesta koordinaatista riippuvan elektroni-tiheyden perusteella. Koska tarkkaa tiheysfunktionaalia ei tunneta, on kehitetty erilaisia sitä approksimoivia funktionaaleja.