Проведено компьютерное моделирование на уровне теории функционала плотности с применением функционала PBE и базисов группы def2-. Рассчитаны характеристики реакции переноса электрона по теории Маркуса с биорадикалов O₂^-, NO и NO^- на активный центр цитохрома с. Получены значения энергии активации ΔG^≠, матричного элемента перекрывания донорной и акцепторной молекулярных орбиталей H_DA, частотный фактор переноса k_et и константа скорости переноса второго порядка k. Численные значения k для трех радикалов позволяют сделать заключение об эффективности их нейтрализации путем взаимодействия с активным центром фермента. Для супероксид-иона O₂^- k=6,32·10⁵ на расстоянии 5,02 Å, для монооксида азота NO k=6,96·10⁶ на расстоянии 5,60 Å и оксоазанид-иона NO^- k=4,45· 10¹ на расстояниях 5,60 Å и 4,45 Å. Расстояния переноса получены из кривых потенциальной энергии при сближении радикала с ионом железа. Полученные значения позволяют сделать вывод о том, что наиболее эффективно ион железа в гемовом белковом окружении способен дезактивировать супероксид-ион и монооксид азота.

статье представлены термодинамические расчёты модельных реакций получения композитных мембранных материалов на основе сополимера стиролсульфокислоты и 4-винилпиридина в присутствии поливинилового спирта и щавелевой кислоты. Вычисление изменения энергии Гиббса модельных реакций (0 К, 1 атм) выполнено по значениям финальных одноточечных энергий молекул исходных веществ и продуктов реакций, полученных из результатов квантово-химического расчета в программном пакете Orca 5.0.3, в рамках теории функционала плотности с использованием нелокального гибридного функционала B3LYP, базисного набора def2-SVP. Показана термодинамическая возможность протекания суммарной модельной реакции конденсации молекулы сополимера стиролсульфокислоты и 4винилпиридина по сульфогруппе с поливиниловым спиртом в присутствии щавелевой кислоты как сшивающего агента. Термодинамически определяющей стадией в сложном процессе является взаимодействие между карбоксильной группой щавелевой кислоты и гидроксильной группой спирта. Ключевые слова: композитные мембранные материалы, сополимеры, стиролсульфокислота, азотсодержащие гетероциклические соединения, квантово-химическое моделирование, теория функционала плотности, изменение энергии Гиббса реакции.

The article presents thermodynamic calculations of model reactions for obtaining composite membrane materials based on a copolymer of styrene sulfonic acid and N-vinylymidazole in the presence of polyvinyl alcohol and oxalic acid. The change in the Gibbs energy (0 K, 1 atm) of the model reactions was calculated using the final single-point energies of the molecules of the starting materials and reaction products obtained from the results of quantum-chemical calcula-tions in the Orca 5.0.3 software package within the framework of the density functional theory using the nonlocal hybrid functional B3LYP, the def2-SVP basis set. The thermodynamic possi-bility of the overall model reaction of condensation of a styrene sulfonic acid and N-vinylymidazole copolymer molecule at the sulfogroup with polyvinyl alcohol in the presence of oxalic acid as a crosslinking agent is shown. The thermodynamically determining step in the complex process is the interaction between the carboxyl group of oxalic acid and the hydroxyl group of the alcohol

The paper presents the computer simulation results of electron transfer process from the superoxide ion to model particles. The model particles are constructed by replacing the iron ion in the active site of cytochrome c with ions of other 3d metals with valence (III), like chromium, manganese, cobalt, and nickel. Bader’s topological analysis of electron density is conducted to analyze model complex particles and characterize the interactions of bonds between central atom and ligands. Using the Marcus theory, the reorganization energies, activation energies, and rate constants of electron transfer from a superoxide ion to a metal complex in a continuum dielectric medium are calculated. The calculations are preformed using the ORCA 5.0.2 software package and the CPCM continuum solvent model with the PBE density functional in the def2-TZVPD basis for the superoxide ion and def2-SVP basis for the active center models. It is shown that iron (III)-and nickel (III)-based complex particles have potential antioxidant properties with respect to the superoxide ion. The iron(III)-based complex particles demonstrate the most pronounced antioxidant properties.

A new sorption material (GS) was obtained by the modification of heulandite zeolite (G) with N,N′-bis-(3-triethoxysilylpropyl)thiocarbamide (S). The composition, structure, and surface morphology of the GS material were confirmed using elemental analysis, IR-, NMR-spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), elemental mapping, and nitrogen adsorption/desorption (BET). The potential of GS as a sorbent for the removal of Cu(II) and Ni(II) ions from concentrated solutions was demonstrated. The nature of the adsorption of Cu(II) and Ni(II) ions was investigated using the Langmuir, Freundlich, and Dubinin–Radushkevich models. The adsorption value of Cu(II) and Ni(II) ions by the GS sorbent was found to be 1.7 and 2.1 times higher than that of heulandite, amounting to 0.128 mmol/g (8.1 mg/g) and 0.214 mmol/g (12.6 mg/g), respectively. The free energy of adsorption E for the adsorption of Cu(II) and Ni(II) ions was determined to be 12.5 and 16.2 kJ/mol, respectively. Calculations of changes in Gibbs energy based on quantum chemical modeling results ($\Delta G_{298}^0$ = −38.5 kJ/mol for Ni and $\Delta G_{298}^0$ = −56.5 kJ/mol for Cu) confirmed that adsorption of heavy metal ions onto the GS sample occurs through the formation of metal ion coordination complexes with the sorbent’s functional groups (chemosorption). The proposed method of obtaining new sorption materials based on natural heulandite is straightforward and cost-effective, enabling the production of high-capacity sorption products.