Bazı moleküllerin fizikokimyasal özellikleri ile biyolojik aktivitesi arasındaki ilişkinin qsar yöntemi ile araştırılması / An investigation on some molecules; Expoloring the relationship between their physicochemial properties and biological activities by qsar

Abstract

BAZI MOLEKÜLLERİN FİZİKOKİMYASAL ÖZELLİKLERİ İLE BİYOLOJİK AKTİVİTESİ ARASINDAKİ İLİŞKİNİN QSAR YÖNTEMİ İLE ARAŞTIRILMASI Semra GÜLER ÖZET Sülfonamitler, ortak -SO2NH2 grubu içeren geniş bir organik molekül ailesidir. Bu moleküllerin çoğu biyolojik aktif olup, organizmada bulunan karbonik anhidraz enzimi inhibitörü etkisi gösterir. Karbonik anhidraz enzimi insanlarda Glokom (göz tansiyonu) hastalığı ile direkt ilişkilidir. Glokom hastalığının tedavisinin temelinde karbonik anhidraz enziminin salgısının baskılanması (inhibe edilmesi) yatar. Bu amaçla üretilen piyasada lisanslı sülfonamit türevi ilaçlar mevcuttur. Bunların başlıcaları; Sülfanilamit, Metazolamit ve Dorzolamittir. Ancak, ilaç sektöründe daha yüksek etkili ve düşük yan etkili ilaçlar üretmek için kıyasıya bir yarış vardır. Bu amaçla, her yıl binlerce yeni sülfonamit türevi bileşik sentezlenerek, bunların biyolojik aktivitesi ölçülmektedir. QSAR analizi biyo-aktif moleküllerin yapısal fizikokimyasal parametreleri ile biyolojik aktiviteleri arasındaki ilişkinin açığa çıkarılmasında etkin bir yöntemdir. Bu tez çalışmasında literatüre yeni girmiş yirmi bir adet sülfonamit türevi moleküle ait on dokuz farklı moleküler tanımlayıcı hesaplandı. Hesaplama, bir ab initio yöntemi olan YFT kullanılarak yapıldı. YFT ile hesaplama esnasında B3LYP fonksiyoneli ve 6-31G(d) baz kümesi kullanıldı. Hesaplanan bu kuantum mekaniksel ve termodinamiksel moleküler tanımlayıcıların bazıları şunlardır: Dipol moment, kutuplanırlık, HOMO, LUMO, kimyasal sertlik, Toplam enerji, elektron efinitesi, entalpi vb. Hesaplanan bu moleküler tanımlayıcılarla bu moleküllere ait deneysel ölçülmüş biyolojik aktiviteleri (inhibasyon sabitleri) birlikte bir QSAR analizi yürütmekte kullanılabilir. Bu çalışmada kullanılan ab initio hesaplama yöntemi YFT'nin fiziksel temelleri Bölüm 2'de, hesaplanan moleküler tanımlayıcıların fiziksel temelleri Bölüm 3'de verildi. Yapılan hesaplamaların sonuçları Bölüm 4'de verildi. Yapılan tüm hesaplamalar ticari ab initio hesaplama yazılım paketi olan GAUSSIAN 03W ve QSAR analiz paketi olan CODESSA programları ile yürütüldü. AN INVESTIGATION ON SOME MOLECULES; EXPOLORING THE RELATIONSHIP BETWEEN THEIR PHYSICOCHEMIAL PROPERTIES AND BIOLOGICAL ACTIVITIES BY QSAR Semra GÜLER SUMMARY Sulfonamides are a family of organic molecules containing -SO2NH2 moiety, the most of these are biologically active as an inhibitor of the carbonic anhydrase enzymes. These enzymes are related to illness called Glaucoma. Some sulfonamide molecules namely Sulfanilamide, Acetazolamide and Dorzalamide are commercial drugs in the market for using as antiglaucoma agents. There is always a big demand for having a new drug with higher efficiency and lower side affect. For this reason, every year hundreds of new sulfonamides with the different level of carbonic anhydrase inhibitor activity are synthesized and joined to literature. QSAR is a very useful tool to explore the relationship between the molecular properties and biological activities of the molecules. In this thesis study, nineteen different molecular descriptors from twenty sulfonamide molecules were calculated by using the DFT method with the B3LYP functional and 6-321G(d) basis set. These calculated molecular descriptors can be used to perform a QSAR analysis in combination with their measured biological activities which exist in the literature. The molecular descriptors including the heat of formation, ionization potential, electron affinity, HOMO, LUMO, dipole moment and average polarizability, electronegativity, chemical hardness etc. Theoretical background of DFT method and those descriptors that calculated in this study are also given in Chapter 2 and Chapter 3, respectively. The results of calculation are presented in Chapter 4. All of calculations presented in this study were performed by using the commercial quantum chemistry program called GAUSSIAN 03W and QSAR analysis program called CODESSA. 1