Skip to main content
SUPERVISOR
Kiamars Eskandari,Abdol-Hossein Dabbagh
کیامرث اسکندری (استاد مشاور) عبدالحسین دباغ (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeid Ebrahimi
سعید ابراهیمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392

TITLE

Investigation of vitamin C degradation under various conditions and inter- and intramolecular interaction analysis of vitamin C by quantum chemical calculation
Vitamin C is an essential component for organisms and is responsible for various functions in the human body. Its structure is in a way that suffering significant structural changes during storage. Despite extensive previous studies on degradation process of vitamin C, there are still facing many complexities and ambiguities. Herein, the stability of vitamin C in water at various thermal (room and 90 °C) and atmospheric (oxygen and argon) conditions were monitored by optical rotation changes as a function of time intervals. Results indicate that raising temperature and oxygen atmosphere increase the rate of degradation. The obtained reaction mixtures were analyzed by FT-IR, 1 H-NMR, and GC-MS techniques. Comparison of the obtained results of these analyses implies the formation of some similar degradation products in different applied conditions. In the theoretical studies section, the nature of inter- and intramolecular interactions of vitamin C were discussed. High content of hydroxyl group in vitamin C (VC) structure leads to a wide range of inter- and intramolecular interactions. The nature of intramolecular interactions within the various vitamin C conformers was studied in view of interacting quantum atom (IQA) approach. Complete IQA analysis of atomic and interatomic interaction energies indicated hydrogen bonds formation was responsible for the stability of most of the local minima in the potential energy surface. In these conformers, tandem participation of interactions was operating in a way of two- or three-centered (bifurcated) cooperative networks. To providing better understanding of the complex behavior of vitamin C in living systems, the intermolecular interactions of vitamin C with L-alanine (as the simplest chiral amino acid) were studied. The complexes are formed via two hydrogen bond interactions, which result a ring-like hydrogen bonded networks. The nature of intermolecular interactions was characterized in terms of natural bond orbital (NBO), natural energy decomposition analysis (NEDA), natural resonance theory analysis (NRT), and quantum theory of atoms in molecule analyses (QTAIM).
ویتامین C یک ترکیب حیاتی برای ارگانیسم ها محسوب می شود و اعمال مختلفی را در بدن انسان ها به عهده دارد. انسان ها و برخی از پستانداران قادر به ساخت ویتامین C در بدن خود نیستند و باید این ویتامین را از طریق منابع غذایی دریافت کنند. ساختار ویتامین C بگونه ای است که متحمل تغییرات ساختاری چشمگیر حین ذخیره سازی می گردد. علیرغم تحقیقات گسترده ای که بر روی تخریب ویتامین C انجام شده، این مساله همچنان با پیچیدگی و ابهامات زیادی روبرو می باشد. در این پژوهش، پایداری محلول ویتامین C در شرایط دمایی (دمای اتاق و 90 درجه سانتی گراد) و اتمسفری (اکسیژن و آرگون) مختلف از طریق اندازه گیری تغییرات چرخش نوری با زمان تعقیب شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش دما و اتمسفر اکسیژن سرعت تخریب را افزایش می دهند. مخلوط واکنش های بدست آمده بوسیله تکنیک های FT-IR، 1 H-NMR و GC-MS مورد آنالیز قرار گرفته اند. مقایسه نتایج بدست آمده از این آنالیزها حاکی از تشکیل برخی محصولات مشترک از شرایط اعمالی متفاوت می باشد. با توجه به محصولات شناسایی شده از این پژوهش و گزارشات مربوط به پژوهش های قبلی، مسیرهای احتمالی برای تشکیل برخی از محصولات تخریب پیشنهاد شده است. در بخش مطالعات نظری، به بررسی طبیعت برهم کنش های درون و بین مولکولی ویتامین C پرداخته شده است. تعداد زیاد گروه های عاملی هیدروکسیل در ساختار ویتامین C منجر به طیف وسیعی از برهم کنش های درون و بین مولکولی می گردد. طبیعت برهم کنش های درون مولکولی در ساختار کنفورمرهای مختلف ویتامین C با استفاده از روش برهم کنش اتم های کوانتومی (IQA) مورد بررسی قرار گرفته است. آنالیز IQA انرژی اتمی و انرژی های برهم کنش بین اتمی نشان می دهد که تشکیل پیوند هیدروژنی مسئول پایداری بیشتر ساختارهای مینیمم نسبی در انرژی پتانسیل سطح می باشد. در این کنفورمرها، مشارکت پشت سرهم برهم کنش ها بصورت شبکه های هم افزای دو و سه مرکزی (bifurcated) می باشد. برای مشارکت پیوند هیدروژنی درون مولکولی در هم افزایی، تغییرات انرژی اتمی و انرژی های برهم کنش بین اتمی برهم کنش های درگیر حین تشکیل پیوند هیدروژنی تعقیب شده است. نتایج هم افزایی درون مولکولی بوسیله تغییرات شاخص نامستقر شدن و طول پیوند نیز تشریح شده اند. به منظور درک بیشتر رفتار پیچیده ویتامین C در سیستم های زیستی، برهم کنش بین مولکولی ویتامین C با L-آلانین (به عنوان ساده ترین آمینواسید کایرال) مورد مطالعه قرار گرفته است. کمپلکس ها از طریق دو برهم کنش پیوند هیدروژنی تشکیل شده اند که منجر به یک شبکه پیوند هیدروژنی شبه حلقه ای شده است. طبیعت برهم کنش های بین مولکولی با استفاده از محاسبات اوربیتال پیوندی طبیعی (NBO)، بخش بندی انرژی طبیعی (NEDA)، نظریه رزونانس طبیعی (NRT) و نظریه کوانتومی اتم ها در مولکول (QTAIM) مورد مطالعه قرار گرفته اند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی