Minimization of empirical energy functions in proteins including hydrophobic surface area effects

We present analytical expressions to calculate the gradient of the water-accessible surface area of proteins with respect to Cartesian coordinates and dihedral angles. A detailed mathematical analysis leads to corrected equations for the gradient calculation used previously in the ANAREA program. To study the hydrophobic effect of solvent-protein interactions, our expressions have been implemented to further improve the program package FANTOM. We used this version of FANTOM to minimize the ECEPP/2 and the hydrophobic energy of tendamistat. © 1993 John Wiley & Sons, Inc.     

‘Lone pair’ Electronic Structure,Conformation and Oxidation Behaviour of Diaziridines

Photoelectron spectroscopic investigations indicate that (i) monocyclic diaziridines prefer a trans-conformation of the nitrogen-lone pairs, and (ii) the interaction between these is comparable to that exhibited by open-chain analogues, i.e. alkyl-substituted hydrazines. The chemical experience concerning the particular case of ? NH? NH? →? N?N? oxidation of diaziridines can therefore not be accounted for by a prevailing unfavorable ‘lone pair’ interaction. Thermochemical as well as entropy arguments may serve as an explanation. A rather unsatisfactory agreement between predictions from various theoretical procedures and experimental results for the ionization potentials of ‘lone pair’ MO electrons is noted.     

Configurationally and conformationally homogeneous cyclicN-aryl sulfimides. II.13C-and1H NMR spectra

The configuration and (in case of mobile ring systems) the preferred conformation in a series of thiane- and ofcis-andtrans-1-thiadecalin-1-N-4-chlorophenyl imides were assigned by means of¹³C- and¹H nmr spectroscopy.¹H nmr criteria known to be valid for determination of the stereochemistry of cyclic sulfoxides may be applied (with limitations) to cyclicN-aryl sulfimides, if both isomers (S–N bond equatorial and axial, respectively) are known. The assignments are easier, and unambiguous for single isomers, by comparison of¹³C nmr chemical shifts of ring carbon atoms of sulfimides and sulfides. The influence of equatorially and axially oriented sulfimide groups on the chemical shifts of neighbouring protons, and on the carbon atoms of the heterocyclic rings are discussed in detail.

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Konfigurativ und konformationell einheitliche cyclische N-Aryl-sulfimide. II.¹³C- und¹H-NMR-Spektroskopie

Zusammenfassung Die Konfiguration und (bei beweglichen Ringsystemen) die bevorzugte Konformation einer Reihe von Thian- und voncis- undtrans-1-Thiadekalin-1-N-4-chlorophenylimiden wurde durch¹³C- und¹H-NMR-Spektroskopie bestimmt. Bekannte¹H-NMR-Kriterien zur Festlegung der Stereochemie cyclischer Sulfoxide sind (mit Einschränkungen) auch bei cyclischenN-Arylsulfimiden anwendbar, wenn beide Isomere (S–N-Bindung äquatorial bzw. axial) bekannt sind. Leichter, und auch bei Vorliegen von nur einem Isomeren eindeutig, gelingt die Zuordnung durch Vergleich der¹³C-NMR-Verschiebungen der Ringkohlenstoffatome von Sulfimiden und Sulfiden. Die Einflüsse äquatorial oder axial orientierter Sulfimidgruppen auf die chemischen Verschiebungen benachbarter Wasserstoffe und der Kohlenstoffe des Heterorings werden diskutiert.

     

A convenient synthesis of 4-aminoaryl substituted cyclic imides

An efficient one-step synthesis of 4-nitro-N-aryl substituted glutarimides, succinimides and maleimides in polyphosphoric acid is described together with the subsequent reduction to the corresponding anilines. The scope and limitation of this cyclocondensation are presented.     

Übergangsmetallphosphidokomplexe. VIII. Strukturuntersuchungen an Übergangsmetallphosphor-Vier- und Sechsringkomplexen. Die Strukturen von [(CO)4MnPH2]2, [(CO)4MnPH2]3 und [cpNiPH2]3

Transition Metal Phosphido Complexes. VIII. X-Ray Diffraction Studies of Transition Metal Phosphorus Four- and Six-Membered Ring Complexes. Structures of [(CO)₄MnPH₂]₂, [(CO)₄MnPH₂]₃, and [cpNiPH₂]₃ [(CO)₄MnPH₂]₂ 1 crystallizes triclinic in the space group P1 with a = 680.4 pm, b = 706.4 pm, c = 919.1 pm, α 110.5°, β = 91.92°, γ 115.65°, and Z = 1 formula unit. The molecule exhibits a centrosymmetrical structure. The bond angles within the planar four-membered (Mn? P)₂-ring are 76.1° at the Mn atoms and 103.9° at the P atoms, respectively. The average Mn? P bond distance is found to be 235.1 pm. [(CO)₄MnPH₂]₃ 2 crystallizes monoclinic in the space group P2/n with a = 905.2 pm, b = 974.8 pm, c = 1264.2 pm, β = 109.1°, and Z = 2 formula units. The framework of the six-membered (Mn? P)₃-ring can be described as having a twist boat conformation. The average endocyclic bond angles are with 89.1° at the Mn atoms and 130.1° at the P atoms, respectively, largely widened compared to 1 . The average Mn? P bond distance, which is found to be 238.5 pm, is also slightly increased compared to 1 . [cpNiPH₂]₃ 3 crystallizes rhombohedral in the space group R3. The cell constants (hexagonal setting) are a = b = 1686.1 pm, c = 561.1 pm and Z = 3 formula units. The six-membered (Ni? P)₃-ring exhibits a chair conformation. The endocyclic bond angles are with 92.3° at the Ni atoms and 124.3° at the P atoms, respectively, comparable with those of the six-membered ring compound 2 . The Ni? P bond distance is found to be 215.2 pm. The eyclopentadienyl ligands are disordered and have been refined as rigid groups.     

Correlation effects on energy curves for proton transfer. The cation [H5O2]+

Potential curves for proton transfer in [H₅O₂]⁺ and for the dissociation of one OH bond in [H₃O]⁺ were calculated by both ab initio and semi-empirical LCAO MO SCF CI methods. The energy barrier of the symmetric double minimum potential in [H₅O₂]⁺ is very sensitive to electron correlation. At an OO distance of 2.74 Å it decreases from the HF value of 9.5 kcal/mole to about 7.0 kcal/mole. The results of the semi-empirical calculations agree well with the ab initio data as long as only relative effects are regarded. The partitioning of correlation energy into contributions of individual electron pairs is very similar for proton transfer in [H₅O₂]⁺ and for the dissociation of one OH bond in [H₃O]⁺. In this example the proton transfer appears as a superposition of two “contracted ionic dissociation” processes. An interpretation of the behaviour of correlation during these processes is presented.     

The convergence of the Rayleigh-Ritz Method in quantum chemistry

Two sufficient criteria for the convergence of the Rayleigh-Ritz Method (RRM) with respect to the eigenvalues (E-convergence) of non-relativistic electronic Hamiltonians of molecules are discussed and compared. Moreover, a necessary and sufficient criterion is given. By example (Sect. 9) it is shown that the L ²-completeness of the basis is not sufficient to guarantee E-convergence. The convergence of the wave functions in different norms (-convergence) is also investigated. In particular, sufficient conditions for the one-particle basis functions (orbitals) are given, such that a CI calculation in this basis is both E- and -convergent.     

R?ntgenspektrometrische Goldbestimmung in sulfidischen Erzen nach chemischer Anreicherung

Zusammenfassung Es wird eine Goldbestimmung an sulfidischen Erzen für den Bereich von 0,05–5 ppm bei 20 g Einwaage beschrieben. Das Gold wird durch Salpetersäurebehandlung von den übrigen Metallen getrennt, mit Salzsäure/ Salpetersäure gelöst und mit Selen als innerem Standard und Tellur als Spurenfänger mittels Zinn(II)-chlorid gefällt. Der Niederschlag wird auf ein Membranfilter aufgezogen. Die Goldbestimmung erfolgt über den Impulsratenquotienten der Gold L- und Selen K-Linien. Die störende Molybdän K-Strahlung und die Comptonstreuung werden durch ein Zirkoniumblech auf dem Röhrenfenster unterdrückt. Der Variationskoeffizient beträgt 20% für 0,2–5 ppm und 53,6% für 0,05 ppm.

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Summary A method is described for the determination of gold in sulphide ores within the concentration range of 0.05–5 ppm with sample weights of 20 g. Gold is separated from the other metals by treatment with nitric acid, dissolved by hydrochloric acid, containing some nitric acid, and is finally precipitated by stannous chloride applying selenium as internal standard and tellurium as collecting agent. The precipitate is mounted on a diaphragm filter and the determination of gold is carried out by X-ray analysis suppressing the disturbing Mo _K radiation and compton scattering by a zirconium sheet-metal on the X-ray tube. The pulse rate quotient of the lines Au _L /Se _K is a function of the concentration of gold. The variation coefficient is 20% for 0.2–5 ppm and 53.6% for 0.05 ppm.

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Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. J. Hesemann zum 65. Geburtstag gewidmet.     

Reaktion von Alkyl- und Arylchlorsilanen mit Phosph(III) en-imidamiden

The reaction of RSiCl₃ (R=CH₃, C₂H₅, C₆H₅) and R₂SiCl₂ (R=CH₃) with one mole of the phosphenimidous amides R₂N–P=NR [R=R=Si(CH₃)₃; R=Si(CH₃)₃, R=C(CH₃)₃] yieds a four membered PN₂Si-ring system under elimination of (CH₃)₃SiCl.     

Zur Behandlung der Bindungsalternierung als Störung in der Hückelschen MO-Theorie

Zusammenfassung Es wird gezeigt, wie man den möglichen Einflu\ der Bindungsalternierung auf die Spektren ungesÄttigter organischer Moleküle störungstheoretisch im Rahmen der Hückelschen MO-Methode in einfacher Weise behandeln kann, wobei das Modell mit idealisierter Geometrie als nullte NÄherung dient und das Ausma\ der Bindungsalternierung als natürlicher Störparameter auftritt. An den diskutierten Beispielen (Polyene, Polymethine und zyklische Polyene als ModellfÄlle) erkennt man, da\ die Störung 1. Ordnung der langwelligsten Elektronenübergangsfrequenz entweder verschwindet oder einen innerhalb einer Reihe praktisch konstanten Wert liefert. Die bekannte Tatsache, da\ die im Rahmen der Hückel-Methode berechneten Frequenzen gegen die experimentellen aufgetragen i. a. Regressionsgeraden ergeben, die nicht durch den Nullpunkt gehen, lÄ\t sich so, jedenfalls z. T., verstehen. Besondere Beachtung findet die Diskussion der Konvergenz der Störungsentwicklung.

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It is shown how the possible effect of bond alternation on the spectra of unsaturated molecules can be accounted for in a simple way by a perturbation treatment in the framework of the Hückel MO-scheme. In zeroth approximation one assumes idealized geometry and the measure of bond alternation appears as a natural perturbation parameter. One sees from the examples discussed here in detail (polyenes, polymethines, and cyclic polyenes) that the 1^st order perturbation correction to the largest wave length absorption frequency either vanishes or is roughly constant within a series. The known fact that absorption frequencies calculated by the Hückel method versus the experimental ones can in general be fitted by a regression line that does not pass the origin, finds a partial explication. Special attention is given to the problem of convergency of the perturbation series.

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Résumé Il est demontré comment on peut tenir compte de l'influence possible de l'alternance des liaisons sur les spectres des molécules organiques non saturées. On commence par idéaliser la géométrie et fait intervenir une mesure de l'alternance comme parameter naturel de la perturbation. Les exemples étudiés en detail (les polyenes, les polymethines et les polyenes cycliques) suggèrent qu'il y a deux classes de molécules dont pour les unes il n'y a pas de correction de perturbation du premier ordre aux plus basses fréquences de transition electronique tandis que pour les autres ces corrections sont à peu près constantes pour une serie. Cela explique en partie le fait que les lignes de régression entre les fréquences calculées par la methode de Hückel et les valeurs experimentales correspondantes ne passent en general pas l'origine. Le problème de la convergence de la serie de perturbation est discuté en particulier.

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Der Verfasser möchte an dieser Stelle Herrn Prof. Dr. W. A. Bingel herzlich für sein Interesse an dieser Arbeit danken. Dank gebührt ferner den Mitgliedern des Laboratoire de Chimie Quantique in Paris, mit denen der Verfasser Gelegenheit hatte, wÄhrend eines Besuches in Paris über das Thema dieses Artikels zu diskutieren. Dieser Besuch wurde im Rahmen des Nato research grant Nr. 223 möglich gemacht.Die erforderlichen numerischen Rechnungen wurden auf der Göttinger IBM 7040 durchgeführt.