فهرست مطالب

Journal of Physical and Theoretical Chemistry
Volume:18 Issue: 2, Summer 2021

  • تاریخ انتشار: 1400/08/10
  • تعداد عناوین: 7
|
  • ماریا نیک کار، ربابه صیادی کردابادی، اصغر علیزاده داخل، قاسم قاسمی صفحات 1-16

    بررسی های QSAR مقادیر چربی دوستی (XLOGP) و فعالیت بیولوژیکی (IC50) برخی از مشتقات دوکسازولیدین با استفاده از ترکیبی از روش های مدل سازی رگرسیون خطی چندگانه (MLR) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و سه تکنیک بهینه سازی مختلف از جمله بازپخت شبیه سازی شده (SA) انجام شد. الگوریتم ژنتیک (GA) و الگوریتم رقابتی امپریالیستی (ICA). علاوه بر این از نرم افزار CORAL برای ارتباط چربی دوستی و فعالیت بیولوژیکی با پارامترهای ساختاری داروها استفاده شد. نتایج به دست آمده مقایسه شد و ترکیب های GA-ANN و ICA-MLR بهترین عملکرد را با توجه به ضریب همبستگی (R2) و ریشه میانگین مربع خطا (RMSE) نشان دادند. موثرترین توصیفگرهای استخراج شده از مطالعات چربی دوستی و فعالیت بیولوژیکی ارایه و مورد بحث قرار گرفت. از روش GA-ANN، مهمترین توصیف کننده های فیزیکوشیمیایی حداقل مقدار در الکترونگاتیوی ساندرسون اتمی و حداکثر مقدار در ضریب تقسیم اکتانول-آب مربعی موریگوچی یافت شد. (log P ˆ2) توصیفگرها. روش ICA-MLR حداکثر مقدار قطبش پذیری، حالت الکتروتوپولوژیکی و حجم اتم واندروالز را به عنوان مهمترین توصیف کننده های فیزیکوشیمیایی پیشنهاد می کند. نتیجه گیری شد که مطالعه QSAR و روش مونت کارلو می تواند منجر به درک جامع تری از رابطه بین توصیف کننده های مولکولی فیزیکی-شیمیایی، ساختاری یا نظری داروها با فعالیت های بیولوژیکی و لیپوفیلی آن ها شود.

    کلیدواژگان: الگوریتم GA و CA، مشتقات دکسازولیدین، QSAR، روش مونت کارلو
  • کریم زارع، مرضیه صمیمی، مجید منجمی صفحات 17-22

    در این کار، خواص ساختاری و دینامیکی آب بر روی نانو ورق نیکل را بررسی کردیم. برهمکنش مولکول های آب بر روی سطح نیکل با استفاده از دینامیک مولکولی میدان نیروی واکنشی (ReaxFF-MM) مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که مولکول های آب در نزدیکی سطح نیکل از نظر ساختار و دینامیک تغییر می کنند. مولکول های آب یک ساختار دو لایه نزدیک به سطح نیکل تشکیل می دهند. علاوه بر این، اثرات طبقه بندی شدید در نزدیکی سطوح نیکل قابل مشاهده است. برای انجام این کار، محاسبات ابتدا با استفاده از ReaxFF به منظور بازتولید برخی از خواص شناخته شده سیستم های نیکل خالص و نیکل-آب انجام شد. ما هم مشخصات چگالی و هم تابع توزیع شعاعی (RDF) لایه های آب را از سطح نیکل محاسبه کردیم. نمایه چگالی احتمال اتمی نشان می دهد که آب به شدت بر روی سطح کریستوبالیت نیکل جذب می شود، در حالی که RDF مولکول های آب متفاوتی را در اولین لایه جذب نشان می دهد.

    کلیدواژگان: میدان نیروی واکنش پذیر، نانو صفحه نیکل، دینامیک، ساختار دو لایه
  • احمد سیکیرو آکینیه صفحات 18-27

    گشتاورهای دوقطبی و قطبش پذیری در حالتهای مختلف برانگیخته -o ،m -و p-نیتروآنیلینها با استفاده از مدل Linder مدل Abe solvatochromic برآورد شد. گشتاورهای دوقطبی حالت زمین و برانگیخته این مولکولها به ترتیب با استفاده از تکنیک solvatochromic و نظریه تابعی چگالی  (DFT) از مطالعات تجربی و نظری محاسبه شدند. روند مشاهده شده برای ممانهای دوقطبی حالتهای برانگیخته مختلف ایزومرهای -o ،m -و p -از نیتروآنیلین از ترتیب ortho>meta>para پیروی میکند. قطبش پذیری حالت برانگیخته به دست آمده برای انتقالهای الکترونیکی در هر یک از ترکیبات، منعکس کننده مقادیر f قدرت نوسانگر برای این انتقال است. همچنین گشتاورهای دوقطبی تک حالت برانگیخته به دست آمده بیشتر از گشتاورهای دوقطبی حالت پایه محاسبه شده بود که نشان میدهد حالت تک حالت برانگیخته قطبیتر از حالت پایه برای همه ترکیبات مورد مطالعه است. اثرات حالل به شکل افزایش شدتهای الکترونیکی آشکار میشود. نتایج تحلیل حاضر همخوانی درونی را نشان میدهد و به طور منطقی با نظریه آبه موافق است.

    کلیدواژگان: حالتهای برانگیخته، مدل سولواتوکرومی، نیتروآنیلین، قدرت نوسانگر، قطبش پذیری
  • شیوا مشیدی، فاطمه شفیعی، طاهره مومنی اصفهانی صفحات 23-44

    ایمیدازول ترکیبی با طیف وسیعی از فعالیت های بیولوژیکی است و مشتقات ایمیدازول اساس چندین گروه از داروها هستند. در این مطالعه رابطه بین توصیفگرهای مولکولی و انرژی حرارتی (Eth kJ/mol) و ظرفیت حرارتی (Cv J/mol) مشتقات ایمیدازول مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار شیمیایی 85 مشتق ایمیدازول در سطح HF/6-311G* با نرم افزار گاوسیان 98 بهینه شد. توصیفگرهای مولکولی برای ترکیبات انتخابی با استفاده از نرم افزار Dragon محاسبه شد. برای انتخاب توصیفگرهای مناسب و همچنین برای پیش بینی خواص ترمودینامیکی مشتقات ایمیدازول از الگوریتم ژنتیک-رگرسیون خطی چندگانه (GA-MLR) و روش های رو به عقب استفاده شد. مدل های به دست آمده با پارامترهای آماری مانند ضریب همبستگی (R2adj)، نسبت فیشر (F)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، آماره دوربین واتسون (D) و معنی داری (Sig) مورد ارزیابی قرار گرفتند. قدرت پیش بینی مدل های GA-MLR با استفاده از اعتبارسنجی متقاطع ترک یک خروجی (LOO) و مجموعه تست خارجی مورد مطالعه قرار می گیرد. توانایی پیش بینی مدل های GA-MLR با دو یا سه توصیفگر مولکولی منتخب رضایت بخش بود. مدل های توسعه یافته QSPR می توانند برای پیش بینی ویژگی های ترکیباتی که هنوز سنتز نشده اند استفاده شوند.

    کلیدواژگان: ارتباط کمی ساختار- خاصیت، مشتقات ایمیدازول، اعتبارسنجی متقابل یکی بیرون، الگوریتم ژنتیک - رگرسیون چند متغیره خطی
  • بیتا متقی گلشن، سید محمدمهدی هادوی، منیره گنجعلی صفحات 45-54

    سوپرآلیاژ Inconel 738 با استفاده از تکنیک پوشش لیزری آلومینیومی شد. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر پارامترهای فرآیند اصلی روکش لیزری بود. مانند قدرت لیزر، سرعت اسکن لیزری و نرخ تغذیه پودر در هندسه مسیر تک روکش شده و پنجره پردازش یافتن. ارتفاع، عرض و عمق نفوذ با استفاده از نرم افزار imageJ اندازه گیری شد. مشخص شد که ارتفاع مسیر پوشیده شده با پارامتر ترکیبی به صورت (P/S) 2/3 (F/S) 1/5 مرتبط است. عرض مسیر پوشیده شده مستقل از نرخ تغذیه بود. عمق نفوذ توسط هر سه پارامتر اصلی فرآیند با PS2/3F-2/3 تحت تاثیر قرار می گیرد. رقت و زاویه خیس شدن محاسبه شد و پنجره پردازش برای داشتن محدودیت های مناسب برای رقت سازی و زاویه خیس سازی برای دستیابی به یک پوشش واجد شرایط به دست آمد و می توان از آن به عنوان دستورالعملی برای آلومینیوم سازی In738 از طریق فناوری روکش لیزری استفاده کرد.

    کلیدواژگان: روکش دهی لیزری، سوپرآلیاژ پایه نیکل، پارامتر ترکیبی، نقشه فرایند، رقیق شدگی
  • علی عمانی زیارتی، غلامحسین وطن خواه صفحات 55-74

    در این پژوهش، کاربرد جاذب سیکلو دکسترین/نانو ذرات اکسید آهن سنتز شده به عنوان یک جاذب جدید برای حذف رنگ بنفش کریستال از محیط های آبی مورد بررسی قرار گرفت. این مقاله بر توسعه یک روش موثر برای به دست آوردن شرایط بهینه حذف با کمک امواج فراصوت برای حذف حداکثر رنگ بنفش کریستال بر روی CM-β-CD-Fe3O4NPs  در یک محلول آبی با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) تمرکز دارد. این جاذب جدید با تکنیک های مختلف مانند FT-IR ،XRD  و SEM مشخصه یابی و ارزیابی گردید. تاثیر متغیرهایی مانند غلظت اولیه رنگ(X1) ،pH (X2) ، دوز جاذب (X3) و زمان فراصوت (X4)  با طراحی مرکب مرکزی (CCD) تحت روش سطح پاسخ مورد بررسی قرار گرفت. این فرآیند به صورت تجربی مدل سازی شد تا متغیرهای مهم و فعل و انفعالات احتمالی آنها آشکار شود. شرایط بهینه سازی برای زمان تابش امواج فراصوت،pH ، مقدار جاذب وغلظت رنگ به ترتیب، 10 میلی گرم بر لیتر، 6، 5 دقیقه و 025/0 گرم تعیین شد. در نهایت، نشان داده شد که حذف رنگ بنفش کریستالی توسط جاذب در pH برابر با 6 اتفاق افتاد. به وضوح ثابت شد که جذب رنگ مورد مطالعه با معادله سینتیکی شبه درجه دوم مطابقت دارد و همدمای لانگمویر داده های تعادل را توضیح می دهد. حداکثر ظرفیت تک لایه جذب توسط جاذب  (qmax)برای رنگ مورد مطالعه در شرایط بهینه 100 میلی گرم بر گرم بدست آمد. گرمازا بودن این فرآیند با مقدار منفی (ΔG ، ΔH وΔS) ثابت شد که نشان از میل جاذب سنتز شده  CM-β-CD-Fe3O4NPs برای حذف رنگ بنفش کریستال دارد.

    کلیدواژگان: جذب، رنگ بنفش کریستال، جاذب سیکلو دکسترین، نانوذرات اکسید آهن، طراحی مرکب مرکزی، روش سطح پاسخ
  • امید علیزاده، ربابه صیادی کردآبادی، قاسم قاسمی، بابک مطهری صفحات 75-90

    مونت کارلو و رگرسیون خطی چندگانه (MLR) و الگوریتم رقابتی استعماری  (ICA) برای انتخاب مناسبترین توصیف 2 کننده ها استفاده شد. با بررسی کیفیت مدل با مقایسه میانگین خطای مربع (MSE) و ضریب همبستگی  (R)، مشخص شد که 101 مناسبترین تعداد امپراتوری برای فاز گاز است. در روش مونت کارلو، از نرم افزار CORAL استفاده شد و داده ها به طور 2 تصادفی به سه زیر مجموعه آموزش، کالیبراسیون و آزمون تقسیم شدند. ضریب همبستگی) R (، ضریب همبستگی معتبر Q (متقاطع 2) و خطای استاندارد مدل به ترتیب 8311.1 ، 8388.1 و 888.1 برای مجموعه آزمون با آستانه بهینه 0 محاسبه شد. نتیجه گیری شد که استفاده همزمان از روش ICA-MLR و مونت کارلو میتواند به درک جامعتری از از رابطه بین توصیف کننده های فیزیکی- شیمیایی و ساختاری یا توصیف کننده های تیوری داروها با فعالیتهای بیولوژیکی آنها منجر شود و طراحی داروهای جدید را تسهیل کند.

    کلیدواژگان: اتوپوزاید، QSAR، الگوریتم ICA، روش مونت کارلو
|
  • Maria Nikkar, Robabeh Sayyadikordabadi *, Asghar Alizadehdakhel, Ghasem Ghasemi Pages 1-16

    QSAR investigations of lipophilicity (XLOGP3) and biological activity (IC50) values of some Doxazolidine derivatives were conducted using combinations of multiple linear regression (MLR) and artificial neural network (ANN) modeling methods and three different optimization techniques including simulated annealing (SA), genetic algorithm (GA) and Imperialist Competitive algorithm (ICA). In addition CORAL software was used to correlate the lipophilicity and biological activity to the structural parameters of the drugs. The obtained results were compared and GA-ANN and ICA-MLR combinations showed the best performance with regard to the correlation coefficient (R2) and root-mean-square error (RMSE). The most effective descriptors extracted from lipophilicity and biological activity studies were presented and discussed. From GA-ANN method, the most important physico-chemical descriptors were found to be minimum value in atomic Sanderson electronegativities and maximum value in Squared Moriguchi Octanol-Water partition coeff.(log P ˆ2) descriptors.ICA-MLR method suggests the maximum value in polarizibility, electrotopological state and atom van der Walls volume as the most important physicochemical descriptors.It was concluded that QSAR study and Monte Carlo method can lead to a more comprehensive understanding of the relation between physico-chemical, structural or theoretical molecular descriptors of drugs to their biological activities and Lipophilicity.

    Keywords: GA, ICA Algorithms, Doxazolidine derivatives, QSAR, Monte Carlo method
  • Karim Zare *, Marziyeh Samimi, Majid Monajemi Pages 17-22

    In this work, we investigated the structural and dynamical properties of water on nickel nanosheet. The interaction of water molecules on a nickel surface was studied using reactive force field molecular dynamics (ReaxFF-MM). The results showed that water molecules near the nickel surface change in terms of structure and dynamics. The water molecules form a two-layer structure close to the nickel surface. In addition, intense stratification effects near the nickel surfaces are visible.To do so, calculations were first performed using ReaxFF in order to reproduce certain well-known properties of pure nickel and nickel-water systems. We calculated both the density profile and the radial distribution function (RDF) of the water layers from the nickel surface. The atomic probability density profile shows that water is strongly adsorbed on the nickel cristobalite surface, while the RDF indicates differently adsorbed water molecules in the first adsorption layer.

    Keywords: nickel surface, interface, reactive force fields
  • Ahmed Sikiru Akinyeye Pages 18-27

    The dipole moments and polarizabilities in various excited states of o-, m- and p-nitroanilines were estimated using Linder’s variant of Abe solvatochromic model. The ground and excited state dipole moments of these molecules were computed from experimental and theoretical studies using solvatochromic technique and Density Functional Theory (DFT) respectively. The trend observed for the various excited states dipole moments of the o-, m- and p- isomers of nitroaniline follow the order ortho>meta>para. The excited state polarizabilities obtained for the electronic transitions in each of the compounds are reflective of the oscillator strength f values for these transitions. Also, the excited singlet-state dipole moments obtained were higher than the calculated ground state dipole moments which shows that the excited singlet-state is more polar than the ground state for all the compounds studied. The effects of solvent manifest in form of enhancement to the electronic intensities. The results of the present analysis show internal consistency and agree reasonably with Abe’s theory.

    Keywords: excited states, solvatochromic model, nitroaniline, oscillator strength, polarizabilities
  • Shiva Moshayedi, Fatemeh Shafiei *, Tahereh Momeni Isfahani Pages 23-44

    Imidazole is compound with a wide range of biological activities and imidazole derivatives are the basis of several groups of drugs.In this study the relationship between molecular descriptors and the thermal energy (Eth kJ/mol), and heat capacity (Cv J/mol) of imidazole derivatives is studied. The chemical structures of 85 Imidazole derivatives were optimized at HF/6-311G* level with Gaussian 98 software.Molecular descriptors were calculated for selected compound by using the Dragon software.The Genetic algorithm- multiple linear regression (GA-MLR) and backward methods were used to select the suitable descriptors and also for predicting the thermodynamic properties of imidazole derivatives.The obtained models were evaluated by statistical parameters, such as correlation coefficient (R2adj), Fisher ratio (F), Root Mean Square Error (RMSE), Durbin-Watson statistic (D) and significance (Sig).The predictive powers of the GA- MLR models are studied using leave-one-out (LOO) cross-validation and external test set. The predictive ability of the GA-MLR models with two-three selected molecular descriptors was found to be satisfactory. The developed QSPR models can be used to predict the property of compounds not yet synthesized.

    Keywords: QSPR, imidazole derivatives, leave-one-out (LOO) cross-validation, genetic algorithm- multiple linear regressions
  • Bita Mottaghi Golshan, Mohammad Mehdi Hadavi, Monireh Ganjali * Pages 45-54

    Inconel 738 superalloy was aluminized using laser cladding technique. The objective of the recent research was to investigate the effect of main process parameters of laser cladding of Al on a gas turbin blade; such as laser power, laser scanning speed and powder feeding rate on geometry of single clad track and find processing window. Height, width and depth of penetration were measured using imageJ software. It was found that the height of the clad track was related to combined parameter as (P/S) 2/3(F/S) 1/5. The width of the clad track was independent of the feed rate. Depth of penetration is impressed by all three main process parameters with PS2/3F-2/3. Dilution and wetting angle were calculated and the processing window was obtained for having proper limitations for dilution and wetting angle to achieve a qualified coating and can be used as a guideline for aluminizing of In738 via laser cladding technology.

    Keywords: Laser cladding, superalloy, combined parameter, processing window, Dilution
  • Ali Omaniziarati, Gholamhossein Vatankhah * Pages 55-74

    The applicability of the synthesized CM-β-CD-Fe3O4NPs as a novel adsorbent for eliminating Crystal Violet (CV) dye from aqueous media was investigated. This paper focuses on the development of an effective methodology to obtain the optimum removal conditions assisted by ultrasonic to maximize removal of (CV) dye onto CM-β-CD-Fe3O4NPs in aqueous solution using response surface methodology (RSM). This novel material was characterized by different techniques such as FT-IR, XRD and SEM. The influences of variables such as initial (CV) dye concentration (X1), pH (X2), adsorbent dosage (X3), sonication time (X4) investigated by central composite design (CCD) under response surface methodology. The process was empirically modeled to reveal the significant variables and their possible interactions. The optimization conditions were set as: 10.0 mg L-1, 6.0, 5 min and 0.025 g, for ultrasound time, pH, adsorbent mass, (CV) dye concentration respectively. Finally, it was shown that the adsorption of (CV) dye removal by adsorbent was at pH 6.0. This issue that the sorption of (CV) dye conforms to the pseudo-second-order rate equation and the Langmuir model explains equilibrium data was clearly proven. The maximum monolayer capacity (qmax) was found to be 100.0 mgg-1 for (CV) dye at optimum conditions. The application of Isotherms in obtaining the thermodynamic parameters like free energy (ΔG0), enthalpy (ΔH0) and entropy (ΔS0) of adsorption were confirmed. The exothermicity of the process was proven by negative value of (ΔGo, ΔHo and ΔSo) which showed the affinity of CM-β-CD-Fe3O4NPs synthesis for Crystal Violet (CV) dye deletion.

    Keywords: Adsorption, Crystal Violet (CV) dye, CM-β-CD-Fe3O4NPs, Central Composite Design (CCD), Response surface methodology (RSM)
  • Asghar Alizadehdakhel, Robabeh Sayyadikordabadi *, Ghasem Ghasemi, Babak Motahary Pages 75-90

    Monte Carlo and Multiple Linear Regression (MLR) and Imperialist Competitive Algorithm (ICA) were used to select the most appropriate descriptors. Examining the quality of the model by comparing the mean squared error (MSE) and correlation coefficient (R2), indicated that 140 is the most appropriate number of empires for the gas phase . In the Monte Carlo method, CORAL software was used and the data were randomly divided into training, calibration, and test subsets in three splits. The correlation coefficient (R2), cross-validated correlation coefficient (Q2) and standard error of the model were calculated to be respectively 0.9301, 0.7377, and 0.595 for the test set with an optimum threshold of 4. It was concluded that simultaneous utilization of MLR-ICA and Monte Carlo method can lead to a more comprehensive understanding of the relation between physico-chemical, structural or theoretical molecular descriptors of drugs to their biological activities and facilitate designing of new drugs.

    Keywords: Etoposides, QSAR, ICA Algorithm, Monte Carlo method