• 대한화학회지
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• 제29권1호
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• pp.23-30
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• 1985

${\pi}^{\ast}$-${\pi}^{\ast}$ 궤도간 상호작용에 관한 섭동식을 유도하였다. 섭동식으로부터 예측되는 ${\pi}$-${\pi}$와 ${\pi}^{\ast}$-${\pi}^{\ast}$ 상호작용간의 중요한 두가지 차이점은 : (ⅰ)에너지분리정도가 ${\pi}$-${\pi}$ 상호작용의 경우보다 ${\pi}^{\ast}$-${\pi}^{\ast}$의 경우가 더 컸으며, ( ii ) 상호작용에 의한 에너지 변화량은 ${\pi}$-${\pi}$ 상호작용의 경우보다 ${\pi}^{\ast}$-${\pi}^{\ast}$의 경우가 더 불안정화 되었다. 이러한 예측들은 실험결과들과 MO이론적 계산에 의하여 잘 밝혀졌다. 한편 STO-3G 및 INDO-LCBO 계산방법은 ${\pi}^{\ast}$-${\pi}^{\ast}$ 상호작용을 과소평가하고 있음을 알았으며 MO이론적 계산을 이용하여 이러한 ${\pi}^{\ast}$-${\pi}^{\ast}$상호작용을 적절히 표현하는 데는 split valence 기초함수를 사용하여야 함을 밝혔다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.385-397
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• 2014

신약을 개발하거나 단백질 구조를 예측하는데 Molecular Mechanics (MM)의 방법을 사용한다. 하지만, MM 만으로는 자연현상에서 일어나는 결과를 정확하게 기술하기 어렵다. 본 연구는 기존의 MM 방법으로는 정확히 예측이 불가능한 비 공유결합 중 하나인 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 양자역학 계산을 통해 정확한 예측이 가능한지 보았다. ${\pi}-{\pi}$ interaction 이란 생체 내, 의약 화합물에서 발견되는 결합이기 때문에, 단백질과 결합하는 구조의 예측이 중요하다고 할 수 있다. 본 실험은 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 갖는 Sandwich, T shape, 그리고 Parallel displaced 세 가지 모형을 가지고 양자역학 계산을 수행하였다. 양자역학 계산은 DFT의 세가지 함수 M06_2X, M05_2X, B3LYP를 이용하였다. 실험결과에서 세 가지 함수가 각기 다른 결과를 보였는데, M06_2X의 결과에서 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 더 정확하게 계산하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 양자역학의 방법을 통해 MM에서는 예측이 불가능한 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 계산 할 수 있고 이 부분을 고려하여 화합물 간의 결합구조를 예측을 향상시킬 수 있다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.399-408
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• 2014

신약을 개발하거나 단백질 구조를 예측하는데 Molecular Mechanics (MM)의 방법을 사용한다. 하지만, MM 만으로는 자연현상에서 일어나는 결과를 정확하게 기술하기 어렵다. 본 연구는 기존의 MM 방법으로는 정확히 예측이 불가능한 비 공유결합 중 하나인 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 양자역학 계산을 통해 정확한 예측이 가능한지 알아보았다. ${\pi}-{\pi}$ interaction이란 생채 내, 의약 화합물에서 발견되는 결합이기 때문에, 단백질과 결합하는 구조의 예측에 중요하다고 할 수 있다. 본 실험은 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 갖는 Sandwich, T shape, 그리고 Parallel displaced 세 가지 모형과 각각의 모형 아래에 분자를 하나 더 쌓은 모형을 추가하여 양자역학 재산을 수행하였다. 양자역학 계산은 DFT의 세가지 함수 M06_2X, M05_2X, B3LYP를 이용하였다. 실험결과에서 세 가지 함수가 각기 다른 결과를 보였는데, 상대적으로 B3LYP의 경우에는 세가지 모델에서 모두 제대로 된 에너지 변화를 계산하지 못하였으며, M06_2X와 M05_2X의 결과에서는 거리에 따른 ${\pi}-{\pi}$ interaction 에너지의 변화를 정확하게 계산하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 양자역학의 방법을 통해 MM에서는 예측이 불가능한 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 계산 할 수 있고 이 부분을 고려하여 화합물 간의 결합구조를 예측을 향상시킬 수 있다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제6권5호
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• pp.277-279
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• 1985

Orbital interactions of the types, ${\sigma}-{\pi},\;{\sigma}^*-{\pi},\;{\sigma}-{\pi}^*\;and\;{\sigma}^*-{\pi}^*$ are investigated for the rotamers of ${\alpha}$-X-acetones (X = F and Cl) using STO-3G method of calculation. It was found that the interactions are possible only in gauche forms, and the ${\sigma}^*-{\pi}^*$ interactions are in general greater than the $\sigma-\pi$ interactions due to the greater overlap, in spite of the greater energy gap involved; the greater ${\sigma}^*-{\pi}^*$ interaction causes greater lowering of ${\pi}^*$ level relative to the lowering of ${\sigma}$ in the ${\sigma}-{\pi}$ interaction so that both ${\sigma}-{\pi}^*$ and $n-{\pi}^*$ interactions are enhanced in the gauche forms. The extra stability of the gauche form and the red shift in the $n-{\pi}^*$ transition are thus found to be natural corollaries of the greater ${\sigma}^*-{\pi}^*$ interaction in the gauche forms.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.89-100
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• 2013

생물정보학의 다양한 이론적 내용과 계산적 방법들이 갈수록 전문화 되어짐에 따라 신약 개발, 신 물질 합성, 단백질의 구조 예측 등 다양한 분야에서 필요성이 커져가고 있다. 이 중 molecular docking 기술은 단백질과 특정 분자간의 결합 형태를 분자 모델링 기법을 통해 알아내는 방법이며 신약개발 연구에 큰 영향을 미치고 있다. Molecular docking을 통하여 분자간의 결합 형태를 예측하는 과정에서 Protein-ligand complex의 정확한 에너지 측정을 가능하게 하는 scoring function이 필요하다. 그런데 본 연구에서 사용한 B-Raf kinase protein 은 active site 부분에서 ligand와 receptor 간에 aromatic ring로 인한 ${\pi}-{\pi}$ interaction이 정확한 에너지 계산을 어렵게 한다. 이러한 ${\pi}-{\pi}$ interaction 부분의 에너지를 정확하게 계산하기 위해 양자역학 계산을 실시하였다. Active site 부분에서 ligand와 receptor에서 발생하는 각각 다른 5개의 ${\pi}-{\pi}$ interaction 구조를 준비하여 Gaussian을 통해 양자역학 에너지를 계산하였다. 그리고 이러한 결과 값들이 ligand의 활성 값과 어떤 상관관계를 갖는지 살펴보았다. 그 결과 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 양자역학으로 계산한 값이 그렇지 않은 것보다 더 좋은 상관관계를 보여주었다. 이는 특별한 구조의 영향으로 ligand와 receptor 간의 결합에너지를 정확하게 계산하기 어려운 문제에서 양자역학을 적용할 경우 더욱 좋은 결과값을 얻을 수 있었다. 또한 이러한 데이터가 신 물질 개발이나 신약 개발 등의 다양한 분야에서 계산화학 방법이 신뢰성을 얻는데 도움 될 수 있다고 생각된다.

• 대한화학회지
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• 제31권2호
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• pp.133-142
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• 1987

시클로로펜타디엔과 메틸기로 치환된 알렌의 산 및 에스테르간의 (4+2)고리화반응에서 입체 선택성을 $\pi$-비결합상호작용($\pi$-NBI)을 적용하여 고찰하였다. 열반응에서는 diene(LUMO)-dienophile (HOMO)만을 고려한 2-FMO방법이, 산촉매반응에서는 diene (HOMO)-dienophile (LUMO)상호작용만을 고려한 2-FMO방법이 이들의 입체선택성의 결정에 중요하였다. cumulated diene계의 친디엔체에서 메틸 치환기는 알렌구조와 through-bond 상호작용에 의해 $\pi$-isoconjugate diene 구조를 형성하여 컨쥬게이션기로 작용하며 FMO의 에너지에 narrowing effect를 주고 있으나 이같은 $\pi$-isoconjugated diene 구조를 만들 수 없는 친디엔체에서는 메틸기가 단순히 전자주는기로 작용한다. 열반응에서 입체선택성은 에틸렌 분자와 마찬가지로 메틸 치환기의 $\pi$-비결합 2차궤도 상호작용($\pi$-NSOI)에 의해서 좌우되었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권12호
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• pp.4195-4198
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• 2011

Intramolecular ${\pi}-{\pi}$ and ${\sigma}-{\pi}$ interactions are omnipresent for numerous energetic and structural phenomena in nature, and the exact description of these nonbonding interactions plays an important role in the accurate prediction of the three-dimensional structures for numerous interesting molecular systems such as protein folding and polymer shaping. We have selected two prototype molecular systems for benchmarking calculations of intramolecular ${\pi}-{\pi}$ and ${\sigma}-{\pi}$ interactions. Accurately describing conformational energy of such systems requires highly elaborate but very expensive ab initio methods such as coupled cluster singles, doubles, and (triples) (CCSD(T)). Our calculations reveal a double hybrid density functional incorporating dispersion correction (B2PLYP-D) that agrees excellently with the CCSD(T) results, indicating that B2PLYP-D can serve as a practical method of choice.

• 한국고분자학회:학술대회논문집
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• 한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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• pp.204-204
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• 2006

The interfacial interaction along with microstructure and some properties of the polyimide(PI)/silica or polyimide/silsesquioxane hybrid nanocomposites will be discussed with reviewing recent publications including our own works. Poly(vinyl silsesquioxane) (PVSSQ), aminosilane (APS), and titania can effectively play vital roles to compatibilize the PI/silica hybrid composites by enhancing interfacial interaction or reducing agglomeration of large domains, which helps the formation of nanocomposites for the PI/silica hybrid system.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권12호
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• pp.3591-3596
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• 2013

The enantioselective aza-Morita Baylis Hillman reaction of nitroalkene and N-tosylimine catalyzed by thiourea-tertiary amine has been investigated using density functional theory. Enantioselectivity is dominated by the cooperative effect of non-covalent and weak covalent interactions imposed by different units of catalyst. As Lewis base, the tertiary amine unit activates nitroalkene via weak covalent bond. The weak covalent interaction orients the reaction in a major path with smaller variations of this bond. The aromatic ring unit activates N-tosylimine via ${\pi}-{\pi}$ stacking. The non-covalent interaction selects the major path with smaller changes of the efficient packing areas. Thiourea unit donates more compact H-bonded network for species of the major path. The calculated ee value in xylene solution phase (97.6%) is much higher than that in N,N-Dimethylformamide (27.2%). Our conclusion is also supported by NBO analysis.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제4권4호
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• pp.157-161
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• 1983

Ab initio calculations were performed on systems containing various basic ${\pi}$ fragments and glycines to generalize the ${\pi}$-nonbonded interaction (${\pi}$-NBI) method of determining relative conformational and configurational stability of organic molecules. It was found that the relative stability of conformational isomers can be determined in general by the simple application of the ${\pi}$-NBI method, but the method is not applicable to the geometrical isomerism in which stronger structural factors are involved. The ${\pi}$-NBI effect of a crowded ${\pi}$-structure ($n{\pi}/m$) is maximum for the system in which n is equal to m. In crowded structures containing heteroatoms, ${P^{\pi}}_{ij}$ values of 4N+1 system may become negative, but this sign reversal does not invalidate the predictions based on the ${\pi}$-NBI method.