• The Korean Journal of Pesticide Science
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• v.9 no.3
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• pp.191-198
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• 2005

Hippuryl-L-histidyl-L-leucine (Hip-L-His-L-Leu, HHL) is the known substrate of ACE, which used often in inhibition kinetic study to design new inhibitor. Here we use HHL molecule as a template to predict pharmacophore which can interact with residues in active site of AnCE, new potential insecticide target protein. To explain physicochemical properties related to molecular geometry and conformational change in reaction field as well as electron density of atoms associated to pharmacophores, geometry optimization, NMR chemical shifts and natural population analysis were performed by ab initio and DFT method. Calculated NMR chemical shifts showed good agreement with the experimental ones and obtained electron densities were used for analyzing pharmacophores of corresponding atoms. Finally, we could extract aye pharmacophores related to hydrophobic aliphatic and aromatic site, hydrogen bonding donor and acceptor site and Zn binding site from the HHL molecule.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2014.03a
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• pp.1-13
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• 2014

Potential Energy Surface(PES)를 양자 계산을 통해 알아내는 것은 화학 반응을 이해하는 데에 큰 도움이 된다. 이를테면 Transition State(TS)의 configuration을 알 수 있고, 따라서 reaction path와 활성화 에너지 값을 예측하여, 진행시키고자 하는 화학반응의 이해를 도울 수 있다. 하지만 PES를 그리기 위해서는 해당 분자의 다양한 configuration에 대한 singlet point energy 계산이 필요하기 때문에, 계산적인 측면에서 많은 비용을 요구한다. 따라서 product와 reactant의 구조와 같은 critical point의 정보를 이용하여 최소한의 configuration을 sampling하여 전체 PES를 재구성하는 기계학습 알고리즘을 개발하여 다차원 PES 상에서의 화학반응의 예측을 가능하게 하고자 한다. 본 연구에서는 Barbaralane의 두 안정화 된 구조의 critical point로 하여 이 주변을 random normal distribution하여, B3LYP/6-31G(d) level의 DFT 계산을 통해 relaxed scanning하여 구조와 에너지를 구하였으며, 이 정보를 Support Vector Regression(SVR) 알고리즘을 적용하여 PES를 재구현하였으며, 반응경로와 TS의 구조 그리고 활성화 에너지를 구하였다. 또한 본 기계학습 알고리즘을 바닥상태에서 일어나는 반응이 아닌, 들뜬 상태와 전자 구조가 변하는 화학반응, avoid crossing, conical intersection과 같은 Non-adiabatic frame에서 일어나는 현상에 적용 가능성을 논하고자 한다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2014.03a
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• pp.251-262
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• 2014

최근 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diodes; OLED)가 각광받고 있어 이를 개발하기 위한 좀 더 효율적이고 실용적인 OLED 구조의 예측이 필요해지고 있다. 본 연구는 가장 기초적인 OLED dye의 형태인 $Ru(bpy){_3}^{2+}$와 그와 유사한 구조의 발광 물질이 전기화학발광(ECL) 현상을 통해 방출하는 빛의 특성을 계산하는 것을 목적으로 한다. EDISON 화학 서버의 GAMESS 프로그램을 사용하여 $Ru(bpy){_3}^{2+}$와 유도체들의 바닥상태(ground state)와 첫 번째 들뜬 상태(first excited state)를 계산하였다. Basis set으로는 MINI와 3-21G 혹은 SBKJC를 사용하였다. 들뜬 상태 계산은 configuration interaction with single excitation(CIS)을 이용하여 단일항(singlet)과 삼중항(triplet) 상태에서 바닥과 들뜬 상태의 최적 구조에 대한 계산을 수행하였다. 다양한 방법으로 방출 파장을 계산한 결과를 바탕으로 $Ru(bpy){_3}^{2+}$와 다양한 유도체들의 에너지 계산에 어떤 방법이 효율적으로 적용될 수 있을지 탐색하였다. 같은 계산방법들이 중심 금속이 이리듐(Ir)인 분자에도 적용이 될 수 있을지 알아보기 위해 $lr(mppy)_3$에도 적용하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 방식은 시간을 절약하고 더 효율적인 $Ru(bpy){_3}^{2+}$ 유도체 계산에도 사용할 수 있을 것이다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2013.04a
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• pp.67-75
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• 2013

최근 이상기후의 원인으로 손꼽히는 물질의 중심에는 이산화탄소가 있으며 이를 제거하기 위한 여러 연구가 진행되고 있다. 최근에는 전극이 있는 수조에 미생물을 넣고 이산화탄소를 화학적 에너지로 사용할 수 있도록 알코올로 변환시켜주는 시스템이 발표되었다. 이에 따라 본 연구진에서는 이러한 전극 시스템에서 이용될 수 있는 효소를 찾고 효소촉매화 반응의 메커니즘을 자세히 연구하고자 하였다. 본 연구에서 사용된 효소인 Formate dehydrogenase (FDH)는 formate를 조효소인 nicotinamide adenine dinucleotide ($NAD^+$)를 사용하여 이산화탄소로 산화시키는 반응을 촉진시키는 효소이다. 본 연구에서는 이러한 FDH의 산화반응의 역반응을 이용하여 이산화탄소를 효과적으로 분해하는 메커니즘을 연구하기에 앞서 wild type의 반응 메커니즘에 대해 깊이 연구하고자 B3LYP 방법의 양자계산을 하여 반응의 transition state와 potential energy를 조사하였다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.42 no.1
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• pp.9-15
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• 1998

The geometrical parameters, vibrational frequencies, and IR intensities of dimethyldioxirane had been investigated using high level ab initio quantum mechanical methods with various basis sets. The polarization function decreases C-O and C-C bond distances significantly and the electron correlation effect increases those bond lengths slightly, while other bond lengths and bond angles are relatively stable for basis set size and correlation effect. The experimental and other theoretical vibrational frequencies and IR intensities of dimethyldioxirane will be compared and discussed with our high level theoretical predictions.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.50 no.1
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• pp.7-13
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• 2006

infrared(IR) absorption spectra were calculated for the ethyl ester of p-tert-butylcalix[4]arene (1) in the cone conformer and its alkali-metal-ion complex. The vibrational spectra were obtained by restricted Hartree-Fock (RHF) calculations with the 6-31G basis set. The characteristic vibrational frequencies of various C-O and C=O stretching motions of the complexes show that the structure of 1+K+ complex is almost of C4v symmetry compared to 1+Na+ (C2v) analogue. The theoretical results for the host molecule 1 and complex (1+Na+) were compared with the experimental results, and the calculated vibrational frequencies agree well with the features of the experimental spectra.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.19 no.4
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• pp.213-217
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• 1975

N,N-Diethyl-m-toluamide is the active ingredient in insect repellant against malaria mosquito. It is remarkable that if the methyl group is in either of the other isomeric positions(ortho or para) the compound is ineffective as an insect repellant. Semiempirical quantum mechanical treatment are applied to these molecules to explain the difference, using the extended Huckel theory, the theoretical predictions for the preferred conformation are compared with experimental results.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.7 no.2
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• pp.321-325
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• 1996

Quantum chemical calculations are used to characterize the decomposition of nitrogenmonoxide over $Cu^{n+}$-Y zeolite. The method of theoretical calculations, such as CNDO/2, have been applied to cluster models representing cation sites in zeolite to obtain total energies, LUMO energies, and Wiberg bond orders. The calculated total energies and bond orders of cluster models showed the reaction mechanism of NO decomposition over $Cu^{n+}$ site in zeolite framework. The suggested cluster models of varying Si/Al ratios studied with exchange cations in the $Cu^+$ and in the $Cu^{2+}$ states. And the calculated LUMO energies can predict L acidifies of cluster models. The results from these experiments showed the possibility of the mechanism of NO decomposition, progressing adsorption of NO, conversion to $N_2$ and $O_2$, desorption of $N_2$ and $O_2$ in sequence. The L acidity of $Cu^{2+}$ ion in cation site is more strong than $Cu^+$.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.53 no.2
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• pp.133-136
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• 2009

We present calculations for the 4-aminopyrimidine (4AP) – HCl and –HBr complexes. We predict that the charge separated (zwitterionic) form [4AP$H^+-Cl^-$] is not stable, but that [4AP$H^+-Br^-$] is stable enough for experimental detection in gas phase at low temperatures. The latter observation is attributed to smaller dissociation energy of HBr compared with HCl, and to “solvation” of HBr by the amino group in 4AP.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.120-125
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• 2016

용매화 된 이온들간의 상호작용은 화학을 비롯한 여러 분야에서 중요하게 다뤄지고 있다. 계산화학에 있어 다양한 용매에 용매화 된 이온들간의 상호작용은 분자동력학 시뮬레이션(MD)을 이용한 PMF 계산을 통해 많이 연구되어 왔는데, 본 그룹에서는 물을 표현할 수 있는 다양한 모델과 Salt solution 하에 Na+ 이온과 Cl- 이온 사이 상호작용을 PMF 계산을 통해 알아보았다. 첫 번째로 Polarizable water model인 Tip4p-fq를 사용한 PMF 계산 결과는 아직 진행 중에 있으며 결과적으로는 기본적으로 CHARMM water force field에서 제공해주는 Tip3p 모델 및 양자계산 방법 중 하나인 Ab initio를 이용한 결과와 비교, 분석 할 예정이다. 두 번째로 1M/2M/5M Salt solution의 서로 다른 농도를 사용하여 시뮬레이션 한 결과 1M과 2M에서는 물 속에서 시뮬레이션 한 결과와 큰 차이가 없었으나 농도가 짙은 5M 용매 내에선 $Na^+$이온과 $Cl^-$이온 사이 거리가 멀어질수록 주변 Salt에 영향을 받는 것을 확인 할 수 있었다. 결론적으로 본 연구를 진행함으로써 우리는 서로 다른 전하를 갖는 이온 사이 상호작용에 대한 이해를 더 높일 수 있었다.