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Enregistrement W2940371112 · doi:10.1039/c9cp01538h

Insight into conformationally-dependent binding of 1-<i>n</i>-alkyl-3-methylimidazolium cations to porphyrin molecules using quantum mechanical calculations

2019· article· en· W2940371112 sur OpenAlexaff
Atiya Banerjee, Jindal K. Shah

Notice bibliographique

RevuePhysical Chemistry Chemical Physics · 2019
Typearticle
Langueen
DomaineChemical Engineering
ThématiqueIonic liquids properties and applications
Établissements canadiensStillwater (Canada)
Organismes subventionnairesOklahoma State University
Mots-clésPorphyrinAlkylChemistryMoleculeQuantumComputational chemistryQuantum chemistryStereochemistryPhotochemistryOrganic chemistrySupramolecular chemistryPhysicsQuantum mechanics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The first step in the biodegradation of imidazolium-based ionic liquids involves the insertion of the -OH group into the alkyl side chain, and it is believed to be triggered by cytochrome P450. However, at present, there is a lack of fundamental understanding of why the hydroxylation process is observed only for longer alkyl chain analogues. As the initial step of the hydroxylation reaction involves the ionic liquid binding to Fe-porphyrin (FeP) - the catalytic center of cytochrome P450, the orientation of ionic liquids presented to FeP is expected to play a crucial role in eventual hydroxylation of the alkyl side chain. In order to elucidate the chain-length dependent binding preferences exhibited by the homologous series of 1-n-alkyl-3-methylimidazolium (n = 2, 4, 6, 8, and 10) [Cnmim]+ cations, a quantum mechanical treatment of the cations in the presence of free base porphyrin (FBP) and FeP is carried out at the B3LYP-D2 and M06 levels. The binding energy of different complexes with FBP and FeP is investigated by considering three vastly different starting relative orientations of the cations with respect to FBP and FeP: tail down, tail up, and interplanar. Our calculations of binding energies reveal that the cation orientations initiated from the tail down conformations (alkyl chain facing the porphyrin molecules) are progressively destabilized as the alkyl chain length increases. The decomposition of the binding energies into various energetic contributions shows that the interaction energy between the cations and porphyrin molecules varies with the cation geometries presented to porphyrin molecules and is the primary determinant of the magnitude of the binding energies. We further demonstrate that the propensity of the cation-FeP complexes to acquire an electron, the next step in the hydroxylation reaction cycle upon substrate binding, is favored independent of the cations and conformations, suggesting that this step is not the reason for the low biodegradability of short alkyl chain bearing cations. Furthermore, the weaker binding of the ionic liquid to FeP is anticipated to facilitate dioxygen binding to FeP, the step following the electron transfer reaction. Overall, the results of the present calculations indicate that the destabilization of the tail down conformations relative to the other two conformations correlates with the experimental results of the chain length-dependent biodegradation of imidazolium-based ionic liquids.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,011
Score d'incertitude au seuil0,022

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0020,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0050,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,016
Tête enseignante GPT0,254
Écart entre enseignants0,238 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations6
Publié2019
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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