UNIVERSITATEA “AL.I. CUZA” IAŞI

FACULTATEA DE FIZICĂ

ŞCOBAN CRISTINA MARCELA (căs. RUSU)

_________________________________________________

CONTRIBUŢII LA ESTIMAREA UNOR PARAMETRI

ELECTRO – OPTICI MOLECULARI FOLOSIND

EFECTUL SOLVATOCROMIC

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Conducător ştiinţific,

Prof. Univ.Dr. D.O. Dorohoi

IAŞI 2014

UNIVERSITATEA „AL. I. CUZA” IAŞI Şcoala Doctorală de Fizică Vă facem cunoscut faptul că în data de 19 decembrie 2014, ora 12:00, în Sala L1 doamna Şcoban (Rusu) Cristina Marcela, va susţine, în şedinţă publică, teza de doctorat: „CONTRIBUŢII LA ESTIMAREA UNOR PARAMETRI ELECTRO-

OPTICI MOLECULARI FOLOSIND EFECTUL SOLVATOCROMIC”

în vederea obţinerii titlului ştiinţific de doctor în domeniul fundamental Ştiinţe Exacte, domeniul Fizică. Comisia de examinare a tezei: Prof. Univ. Dr. Diana MARDARE Preşedinte Diectorul Şcolii Doctorale de Fizică Universitatea „Al. I. Cuza”, Iaşi Prof. Univ. Dr. Dana Ortansa DOROHOI Conducător ştiinţific Facultatea de Fizică Universitatea „Al. I. Cuza”, Iaşi Prof. Univ. Dr. Simion AŞTILEAN Referent Facultatea de Fizică Univ. „Babeş Bolyai”, Cluj-Napoca Prof. Univ. Dr. Livia Vicenţa GHEORGHIEŞ Referent

Facultatea de Ingineria Materialelor şi a Mediului

Univ. „Dunărea de Jos”, Galaţi Prof. Univ. Dr. Maricel AGOP Referent Facultatea de Fizică Univ. Tehn. „Gh. Asachi”, Iaşi

Vă invităm, pe această cale, să participaţi la şedinţa publică de susţinere a tezei.

_______________________________________________ 1

CUPRINS

Introducere …………………………………………………………………………………....3

Partea I Aspecte teoretice generale

CAPITOLUL I

Stadiul actual al cercetărilor privind influenţa solventului asupra spectrelor electronice

de absorbţie în soluţii binare şi ternare….………………………………...............................6

I.1. Consideraţii teoretice…………….…………………..……………………………………..6

I.2 Estimarea unor parametri electro-optici moleculari folosind teorii de solvent

existente………………………………………………………………………….…...7

I.2.1 Modelul celular Abe pentru un lichid pur………..…….……………..….7

I.2.2 Teoria clasică a lui Bakhshiev…………...……………………………...8

I.2.4 Modelul solvatocromic Kamlet – Taft………………………………….8

I.3 Descriptori globali……………………………………………………………………9

I.4 Vitamine………...……………………………………………………………………9

I.5 Dinamica fluidului complex………………………………………………………….10

Partea a II-a Contribuţii personale

CAPITOLUL al II-lea

Investigaţii experimentale asupra spectrelor electronice de absorbţie ale vitaminelor B3,

B6 şi B12 în soluţii binare……………………………………………………………………11

II.1 Importanţa studierii vitaminelor BB3, B6 şi B12 ……...…………….……………11

II.2 Materiale şi metode de lucru……….………………..…………………………11

II.3 Rezultate experimentale privind efectul solventului asupra spectrelor electronice

de absorbţie ale vitaminelor B3, B6 şi B12 în soluţii binare ……………………12

II.4 Determinarea aportului diverselor tipuri de interacţiuni la deplasarea totală

a spectrului electronic de absorbţie al vitaminelor B3,B6 şi B12 ……...…………13

II.5 Concluzii ………………………………………………………………………19

_______________________________________________ 2

CAPITOLUL al lII-lea

Investigaţii experimentale asupra spectrelor electronice de absorbţie ale vitaminelor B3,

B6 şi B12 în soluţii ternare………………………………………………………………….....20

III.1. Metodica experimentală ………………...……………,...……………………..20

III..4 Concluzii ………………………………………………………………………24

CAPITOLUL al IV-lea

Estimarea unor parametri electro-optici moleculari folosind metode de modelare

moleculară……………………………………………………………………….………...….26

CAPITOLUL al V-lea

Dinamica fluidului complex……………………..…………………………………………..39

V.1 Sângele – ca fluid complex ……………………………………………………….39

V.2 Viteza de curgere a sângelui ………………………………………………………40

V.3 Curgerea dispersivă a sângelui ……………………………………………………41

V.4 Comportarea dispersivă a fluidului complex………………………………………42

V.5 Concluzii...................................................................................................................43

CONCLUZII GENERALE…………..…………………………………………………..….45

Bibliografie selectivă…………………………………………………………........................47

Participări ………………………………………………………………………………..…..50

_______________________________________________ 3

INTRODUCERE

Vitaminele sunt compuşi organici care sunt necesari în cantităţi

mici (de ordinul miligramelor sau microgramelor) în diferite procese

metabolice celulare şi sunt importante pentru menţinerea stării de sănătate

şi pentru creşterea normală a organismului. Vitaminele sunt clasificate în

două categorii mari: liposolubile (vitaminele A, D, E, K) şi hidrosolubile

(vitaminele din grupele B şi C).

Complexul de vitamina B îmbunătăţeşte rezistenţa organismului la

stres, ajută procesul de digestie şi este folositor pentru un tonus muscular

bun şi o piele sănătoasă. In plus, reduce spasmele musculare, crampele,

senzaţiile de amorţeală la nivelul membrelor şi ajută la reglarea tensiunii

arteriale.

Studiul efectului solventului prezintă importanţă atât din punct de

vedere teoretic cât şi practic fiind deosebit de important faptul că dizolvarea

substanţelor în diverşi solvenţi implică cunoaşterea interacţiunilor

intermoleculare în soluţiile obţinute.

Rezultatele măsurătorilor spectrofotometrice pot fi interpretate în

baza teoriilor de solvent referitoare la interacţiunile care au loc în mediile

condensate.

Cunoaşterea mecanismelor dizolvării cât şi a naturii interacţiunilor

intermoleculare în soluţii prezintă interes pentru industria chimică şi

farmaceutică.

Cercetările referitoare la solvatarea moleculară au evidenţiat că

unele caracteristici moleculare cât şi o serie de parametri electro–optici şi

_______________________________________________ 4

de structură pot fi obţinute prin îmbinarea metodelor experimentale cu cele

de modelare moleculară.

În această lucrare am analizat trei vitamine (B3, B6 şi B12) care sunt

importante pentru industria farmaceutică. Am avut în vedere studiul

interacţiunii acestor vitamine cu o serie de solvenţi polari protici.

Prezenta lucrare prezintă cinci capitole.

Primul capitol se referă la stadiul actual al cercetărilor

proprietăţilor moleculelor spectral active. În acest capitol sunt prezentate

principalele teorii actuale referitoare la fenomenul de solvatare.

În capitolul al doilea au fost puse în evidenţă interacţiunile de

orientare – inducţie şi cele dispersive care se manifestă în soluţiile binare

ale acestor vitamine în solvenţi polari protici. Aplicând modelul celular

Abe şi folosind programele de modelare moleculară HyperChem şi Spartan

08 pentru calculul unor parametri electro – optici moleculari din starea

fundamentală, au fost estimate momentele de dipol şi polarizabilităţile

acestor vitamine în stare excitată. Au fost evaluate contribuţiile diferitelor

interacţiuni la deplasarea totală a spectrului electronic de absorbţie al

acestor vitamine.

În capitolul al treilea au fost puse în evidenţă interacţiunile care se

manifestă în soluţiile ternare ale acestor vitamine în amestec de doi solvenţi

etanol-apă.

În capitolul al patrulea a fost evidenţiată influenţa legăturii de

hidrogen asupra unor complecşi moleculari ai vitaminelor din clasa B cu

unii solvenţi polari protici şi s-au calculat o serie de descriptori globali,

energia nivelurilor de frontieră HOMO-LUMO, energia totală, energia de

formare, momentele de dipol şi a polarizabilităţile în stare fundamentală şi

_______________________________________________ 5

excitată a acestor vitamine folosind programul de modelare moleculară

Spartan. De asemenea au fost realizate simulări care evidenţiază formarea

complecşilor moleculari ai acestor vitamine precum şi distribuţiile densităţii

potenţialului electrostatic şi a densităţii orbitalului LUMO pentru fiecare

soluţie binară sau ternară analizată.

În capitolul al cincilea sunt prezentate câteva aspecte referitoare la

dinamica fluidului complex (sângele considerat fluid complex), respectiv

regimurile de curgere laminară şi turbulentă ale acestuia şi estimarea

numărului lui Reynolds pentru diferite diametre ale vaselor de sânge.

Lucrarea cuprinde o ultimă parte cu concluziile generale asupra

rezultatelor experimentale.

O parte dintre rezultatele obţinute au fost prezentate în cadrul unor

manifestări ştiinţifice naţionale şi internaţionale şi publicate în reviste de

specialitate din ţară şi străinătate.

Rezultatele obţinute în această lucrare se înscriu în orientarea

actuală de îmbinare a rezultatelor experimentale cu cele teoretice în vederea

estimării unor parametri electro–optici ai moleculelor în stări excitate.

.

_______________________________________________ 6

Partea I – Aspecte teoretice generale

CAPITOLUL I

Stadiul actual al cercetărilor privind influenţa solventului asupra

spectrelor electronice de absorbţie în soluţii binare şi ternare

I.1. CONSIDERAŢII TEORETICE

Studiile efectuate asupra spectrelor electronice de absorbţie ale

unor molecule biologic active în soluţii au condus la obţinerea unor

explicaţii referitoare la unele proprietăţi fizico–chimice ale moleculelor

investigate, la stabilirea naturii interacţiunilor dintre moleculele solut–

solvent dar şi informaţii despre tipul tranziţiilor răspunzătoare de apariţia

benzilor electronice de absorbţie.

Prezentul studiu are ca scop analiza influenţei unor solvenţi polari

protici asupra spectrelor electronice de absorbţie ale unor vitamine în

domeniul UV–VIZ pentru a obţine informaţii referitoare la natura

interacţiunilor intermoleculare solut–solvent.

Orice soluţie presupune interacţiunea dintre moleculele solutului şi

solventului. Folosind mijloacele spectroscopiei putem analiza o soluţie

folosind în calitate de sondă o moleculă spectral activă în concentraţie

foarte mică într-un solvent pur. Solvatarea moleculelor organice în diverşi

solvenţi influenţează spectrele electronice de absorbţie deoarece

interacţiunile dintre moleculele de solut şi cele ale solventului conduc la

deplasarea benzilor spectrale, la modificarea formei şi intensităţii acestora.

În teza de doctorat am încercat să studiez comportarea unor

molecule spectral active (vitamina B3, vitamina B6, vitamina B12) cu

_______________________________________________ 7

implicaţii biomedicale în soluţii binare şi ternare în vederea estimării unor

parametri electro–optici ai acestor vitamine cum ar fi momentul de dipol,

polarizabilitatea electrică, energiile nivelurilor de frontieră HOMO şi

LUMO, energiile de interacţiune ale acestora cu diferiţi solvenţi polari,

lungimi de legătură, etc) precum şi efectele solvatocromice care apar în

spectrele electronice de absorbţie ale acestor molecule când sunt solvite în

solvenţi polari.

I.2 Estimarea unor parametri electro-optici moleculari folosind teorii de

solvent existente

I.2.1 Modelul celular Abe pentru un lichid pur

Abe [54,55] propune un model statistic celular de investigare a

spectrelor pentru unele substanţe spectral active introduse în soluţii.

Pentru a exprima deplasarea spectrală a moleculei spectral active

se foloseşte momentul dipolar al unei molecule de tip “u” aflată în stare

fundamentală. Abe stabileşte o relaţie de forma (I.1) între valorile

momentului electric de dipol ale moleculei spectral active în stările

participante la tranziţie:

[ ] bea2g

2e =⋅+− αμμ (I.1)

Măsurând deplasarea spectrală din spectrele electronice de

absorbţie şi estimând polarizabilitatea electrică a moleculei spectral active

“u” în starea fundamentală folosind metode de calcul molecular, vom putea

determina polarizabilitatea moleculei “u” în stare excitată.

Pentru determinarea momentului electric în stare excitată al

moleculei solvite se urmăreşte corelaţia între parametrii a şi b estimaţi de

_______________________________________________ 8

Abe iar dacă se obţine o dependenţă liniară de forma (I.1) atunci tăietura la

ordonată este egală cu diferenţa pătratelor momentelor de dipol electric ale

moleculei solvite corespunzătoare celor două stări participante la tranziţie.

I.2.2. Teoria clasică a lui Bakhshiev

Bakhshiev [15,16] ţine seama de interacţiunile dipolare dintre

molecula solvită şi moleculele de solvent şi ia în considerare modificările

caracteristicilor electrice ale moleculelor la trecerea lor din starea de vapori

în soluţie în timpul proceselor de absorbţie sau emisie de energie.

El consideră că, deplasarea spectrală poate fi scrisă ca o sumă de trei

termeni corespunzători fiecărui tip de interacţiune universală:

)ind~

or~

disp~(hc~hc νννν Δ+Δ+Δ=Δ (I.2)

Folosind modelul propus de Bakhshiev au fost estimate contribuţiile

diferitelor tipuri de interacţiuni care au loc în soluţiile binare şi ternare ale

unor molecule spectral active [89-92].

Fenomenul de solvatocromie poate fi explicat ca influenţa solventului

asupra poziţiei, intensităţii şi formei benzilor de absorbţie.

Solvatocromia poate fi pozitivă dacă sub acţiunea solventului

benzile de absorbţie se deplasează spre lungimi de undă mari (efect

batocrom) sau negativă atunci când benzile de absorbţie se deplasează spre

lungimi de undă mici (efect hipsocrom), solvatocromia fiind limitată de

interacţiunile fizice între moleculele solventului şi solutului [112,113].

I.2.3. Modelul solvatocromic Kamlet –Taft

Acest model [66] permite separarea interacţiunilor nespecifice de

cele specifice. Interacţiunile specifice solut-solvent (legătura de hidrogen)

_______________________________________________ 9

sunt exprimate prin parametrii solvatocromici a şi b iar interacţiunile

nespecifice sunt exprimate prin parametrul din ecuaţia Kamlet –Taft

(I.3), [93-95]:

∗π

βαπνν ⋅+⋅+∗

⋅+= bas0~

max~ (I.3)

în care 0~ν este numărul de undă în maximul benzii electronice de absorbţie

în absenţa solventului.

I.3 Descriptori globali

Descrierea cantitativă a reactivităţii chimice se poate face cu ajutorul

descriptorilor globali şi locali. Pentru prezentul studiu au fost luaţi în

considerare următorii descriptori energetici şi globali:

1. Energia celei mai înalte orbitale moleculare ocupate EHOMO;

2. Energia celei mai joase orbitale moleculare libere ELUMO;

3. Electronegativitatea;

4. Duritatea chimică;

5. Potenţialul chimic;

6. Indicele de electrofilicitate;

7. Momentul de dipol;

8. Polarizabilitatea moleculară.

I.4 Vitamine

Vitaminele sunt substanţe organice care se găsesc în cantitate mică

în alimente şi sunt indispensabile pentru creşterea şi dezvoltarea normală a

organismului. Fiecare vitamină din complexul vitaminic B intervine în

menţinerea unui echilibru metabolic corespunzător, completându-se,

totodată, în diversele lor funcţii .

_______________________________________________ 10

I.5 Dinamica fluidului complex

Dinamica fluidului complex poate fi analizată folosind teoria

relativităţii de scală (SRT) care presupune că particulele fluidului complex

se mişcă pe curbe continue şi nediferenţiabile (curbe fractale). Considerând

că efectele convective şi dispersive sunt dominante au fost analizate

dinamicile fluidului; în această aproximaţie a mişcării s-au identificat două

regimuri de curgere ale fluidului complex prin măsurători ale modurilor de

oscilaţie cnoidale ale câmpului complex de viteză.

Partea reală a vitezei complexe V , reprezintă viteza clasică care nu depinde D

de rezoluţie în timp ce partea imagin V este o nouă mărime ce provine din ară F

rezoluţia dependentă de fractal.

Prezenţa a două regimuri de curgere în cazul sângelui considerat

ca fluid complex implică atât separarea componentelor sale structurale în

funcţie de valorile câmpului de viteze (în cazul regimului necvasiautonom)

cât şi generarea unor paternuri în cazul regimului cvasiautonom.

_______________________________________________ 11

Partea a II –a Contribuţii personale

Capitolul al II-lea

Investigaţii experimentale asupra spectrelor electronice de absorbţie

ale vitaminelor B3, B6 şi B12 în soluţii binare

Rezultatele teoretice şi experimentale prezentate în acest capitol au fost

publicate în reviste de specialitate [141, 142,143].

II.1. Importanţa studierii vitaminelor B3, B6 şi B12

În studiul de faţă a fost analizată influenţa solvenţilor protici

asupra spectrelor electronice de absorbţie ale unor soluţii binare formate din

vitamina B3, B6, B12 şi unii solvenţi protici.

Vitamina B3

Vitamina B3 (C6H5NO2) denumită şi acid nicotinic, niacină sau

vitamina PP, participă în metabolismul proteic, lipidic, glucidic, mineral,

normalizând funcţia suprarenalelor.

Vitamina B6

Vitamina B6 sau piridoxina (C8H11NO3) este o vitamină hidrosolubilă

foarte sensibilă la lumină, dar rezistentă la caldură şi la procesul de oxidare.

Vitamina B12

Vitamina B (cobalamină, C H CoN O P) constituie cel12 63 88 14 14 mai puternic

factor antianemic cunoscut până în prezent.

II.2 Materiale şi metode de lucru

Soluţiile binare au fost obţinute prin dizolvarea moleculei spectral

active (B3/B6/B12) în cinci solvenţi polari protici (apă, alcool metilic, alcool

etilic, 1-butanol, 1-pentanol) în raporturi volumice 50:50. Au fost

_______________________________________________ 12

înregistrate spectrele electronice de absorbţie în ultraviolet şi vizibil cu

ajutorul spectrofotometrului Shimadzu UV- 1700 identificându-se

frecvenţele în maximele din benzile de absorbţie din UV –VIZ pentru

fiecare soluţie binară.

II.3 Rezultate experimentale privind efectul solventului asupra

spectrelor electronice de absorbţie ale vitaminelor B3, B6 şi B12 în

soluţii binare

A fost studiată influenţa solvenţilor polari asupra spectrului

electronic de absorbţie al vitaminelor B3, B6 şi B12 obţinându-se

următoarele spectre electronice de absorbţie – Figura II.1 (a) – (c).

240 260 2800,0

0,5

1,0

1,5

Abs

orba

nta(

a.u)

lungimea de unda (nm)

B3+apa B3+etanol B3+metanol B3+butanol B3+pentanol

250 275 300 325

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

abso

rban

ta (a

.u.)

lungimea de unda (nm)

B6+apa B6+metanol B6+etanol B6+butanol B6+pentanol

(a) (b)

340 350 360 370 380

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

abso

rban

ta (u

.a.)

lungimea de unda (nm)

B12+apa B12+metanol B12+etanol B12+pentanol %(5)

(c)

Fig. II.1 Spectrul electronic de absorbţie (UV) în solvenţi polari protici

pentru B3 (a), pentru B6 (b) şi B12 (c)

_______________________________________________ 13

II.4 Determinarea aportului diverselor tipuri de interacţiuni la

deplasarea totală a spectrului electronic de absorbţie al vitaminelor BB3,

B6B şi B12

Deplasarea spectrală totală în lichide poate fi influenţată de

interacţiunile de orientare–inducţie, de polarizare, de dispersie şi de

interacţiuni specifice.

Pentru a separa interacţiunile care produc deplasări spectrale s-a

folosit relaţia empirică (II.1) a cărei termeni sunt corelaţi cu diferite tipuri

de interacţiuni care conduc la deplasarea totală spectrală:

. (II.1) sp.erint~

.disp~

.polariz~

.ind.orient~~ ννννν Δ+Δ+Δ+−Δ=Δ

O ecuaţie empirică de forma (II.2) se poate utiliza pentru a exprima

contribuţia tuturor interacţiunilor la deplasarea totală spectrală:

.sp.erint)n(f2C)(f1Cv~

.calc~ νενν Δ+⋅+⋅+= (II.2)

unde funcţiile exprimă contribuţia forţelor de orientare iar

reprezintă aportul forţelor de inducţie, polarizare şi dispersie la

deplasarea spectrală totală. Aceste funcţii pot fi exprimate la rândul lor cu

ajutorul parametrilor macroscopici ai solventului prin expresii de forma

(II.3 – II.5):

)(f1C ε⋅

)n(f2C ⋅

2

1)(f

+

−=ε

εε (II.3)

22

n

12

n)n(f

+

−= (II.4)

( )2

2n

12

n

2

1n,f

+

−−

+

−=ε

εε (II.5)

_______________________________________________ 14

Contribuţia interacţiunilor specifice în solvenţii protici poate fi estimată

printr-un termen empiric de forma unde

semnifică deplasarea chimică.

)ppm(3C.sp.erint δν ⋅=Δ

)ppm(δ

Coeficienţii Ci, i=1, 2, 3 care intervin în relaţia (II.2) pot fi

determinaţi statistic dacă se cunosc numerele de undă din maximele

benzilor electronice de absorbţie înregistrate în mai mulţi solvenţi.

Pentru analiza vitaminelor B3, B6 şi B12 s-au folosit cinci solvenţi polari

protici: apă, metanol, etanol, 1-butanol, 1-pentanol.

Folosind relaţiile (II.3 - II.5) au fost obţinute următoarele valori

pentru funcţiile de solvent prezentate în tabelul II.2.

Tabel II.2 Funcţiile f(n), f(ε) şi f(ε,n) şi numerele de undă în maximul

benzii electronice de absorbţie din UV pentru moleculele B3, B6 şi B12

Nr. Crt.

solvent 2

2n

12

n)n(f

+

−=

2

1)(f

+

−=

ε

εε

22

n

12

n

2

1)n,(f

+

−

−

+

−=

ε

εε

)1

cm(

~

−

ν

BB3

)1

cm(

~

−

ν

BB6

)1

cm(

~

−

ν

BB12

1 apa 0.205 0.9634 0.7584 38037 34488 27747 2 metanol 0.202 0.9134 0.7114 38023 34412 27732 3 etanol 0.221 0.8867 0.6657 38008 34435 27716 4 1-butanol 0.241 0.8484 0.6074 37993 34341 27670

5 1-pentanol

0.246 0.8265 0.5805 37979 34294 27699

Reprezentând grafic dependenţa dintre numărul de undă din maximul

benzii electronice de absorbţie (domeniul UV-Viz) şi funcţiile f(n), f(ε) şi

f(ε,n) pentru fiecare soluţie binară analizată, se obţin grafice de tipul II.2 (a)

– (c).

_______________________________________________ 15

0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,2537970

37980

37990

38000

38010

38020

38030

38040

2n1nf ︵n ︶ 2

2

+−

=

938,0

)(109438252~

=⋅−=

Rnfν

ν (c

m-1

)

0,84 0,88 0,92 0,96

37980

38000

38020

38040

2ε1εf (ε )

+−

=

987,0

)(42337632~

=⋅+=

Rf εν

ν (c

m-1

)

(a) (b)

0,56 0,60 0,64 0,68 0,72 0,76

37980

38000

38020

38040

2n1n

2ε1εn)f(ε, 2

2

+−

−+−

=

994,0

),(31537799~

=⋅+=

Rnf εν

ν (c

m-1

)

(c)

Fig. II.7 Corelaţia liniară între numărul de undă din maximul benzii

electronice de absorbţie din UV şi funcţiile f(n), f(ε) şi f(ε,n) pentru

vitamina B3

Corelaţii similare au fost obţinute şi pentru vitaminele B6 şi B12 atât în

domeniul UV cât şi vizibil.

Cunoscând valorile funcţiilor f(ε) şi f(n) pentru solvenţii protici se obţine o

ecuaţie de tipul (II.6) pentru vitamina B3. Ecuaţii similare au fost obţinute şi

pentru celelalte vitamine.

⎩⎨⎧

=

⋅+⋅−⋅+=

992.0R

)ppm(233)n(f307)(f31837795.calc~

3Bδεν

(II.6)

_______________________________________________ 16

Cunoscând valorile funcţiilor f(ε) şi f(n) am determinat aportul

procentual al interacţiunilor de orientare – inducţie, respectiv dispersie

pentru soluţiile binare ale vitaminelor B3, B6 şi B12, valori prezentate în

Tabelul II.3 pentru vitamina BB3.

Tabel II.3 Aportul în procente a interacţiunilor la deplasarea spectrală totală

pentru soluţiile binare ale vitaminei B3 (UV)

solvent )(f1C ε⋅ )n(f2C ⋅ )ppm(3C δ⋅ apa 50,88% 10,45% 38,66%

metanol 49,63% 10,59% 39,77%

etanol 48,40% 11,64% 39,95%

1-butanol 46,79% 12,83% 40,37%

1-pentanol 46,02% 13,22% 40,75%

Rezultatele din tabelul II.3 arată că, interacţiunile de orientare au

un rol dominant la deplasarea spectrală totală fiind urmate de cele realizate

prin legături de hidrogen

Analize similare au fost efectuate şi pentru vitaminele B6 şi B12.

S-a constatat că în toate soluţiile binare realizate prin dizolvarea

vitaminelor B3, B6 şi B12 în solvenţi polari protici interacţiunile de orientare

sunt dominante şi determină efectul hipsocrom iar interacţiunile dispersive,

mai slabe ca intensitate determină efectul batocrom.

În continuare a fost verificată aplicabilitatea modelului Abe în

cazul soluţiilor binare ale vitaminelor investigate.

Măsurând deplasarea spectrală din spectrele electronice de

absorbţie şi estimând polarizabilitatea electrică a moleculei spectral active

_______________________________________________ 17

“u” în starea fundamentală folosind metode de calcul molecular, putem

determina polarizabilitatea şi momentul electric de dipol al moleculei “u” în

stare excitată.

Tăietura la ordonată are semnificaţia numărului de undă în

maximul benzii electronice de absorbţie din starea gazoasă a moleculelor

investigate.

Valorile estimate ale momentului de dipol şi ale polarizabiltăţii

electrice în starea excitată ale moleculelor spectral active sunt prezentate în

Tabelul II.4.

Pentru momentul de dipol al stării excitate nu s-au luat în

considerare unghiurile dintre orientările momentelor de dipol din stările

participante la tranziţie, acestea putând influenţa valorile momentului de

dipol din stare excitată.

Tabel II.4 Momentele de dipol şi polarizabilităţile electrice în stare

fundamentală şi excitată obţinute cu ajutorul modelului Abe pentru

vitaminele B3, B6 şi B12 (folosind relaţia I.20)

Vitamina

)D(gμ

)2

D(

2g

2e μμ −

R )D(

eμ )

3cm(

2410e

−⋅α

BB3 3,003 -1,583 0,975 2,732 2,076 BB6 3,188 -4,936 0,93 2,286 4,788 BB12 8,334 -4,863 0,957 8,036 71,79

Se observă că valorile momentului de dipol în stare excitată a

moleculelor spectral active scad, ceea ce demonstrează că stările excitate

sunt mai puţin polare. Concomitent scad şi valorile polarizabilităţii în starea

excitată.

_______________________________________________ 18

O analiză similară a vitaminelor investigate s-a făcut şi în

domeniul vizibil al spectrului radiaţiilor electromagnetice evidenţiind un

efect hipsocrom al spectrului electronic de absorbţie.

Pentru domeniul vizibil al soluţiilor binare ale vitaminei B12 se

constată de asemenea o scădere a valorii momentului de dipol şi a

polarizabilităţii în stare excitată.

Ecuaţia solvatocromică Kamlet –Taft pentru soluţiile binare ale

vitaminei B3 studiate este de forma (II.7).

924,0R,3

10)166,0123,0(

310)138,0304,0(

310)009,0035,0(

310)23,0363,38(~:)3B(

=⋅⋅±+

+⋅⋅±+∗

⋅⋅±+⋅±=

α

βπν

(II.7)

Din dependenţa ),,(f~ βαπν∗

= putem afla valorile coeficienţilor s, b şi a care

se regăsesc în tabelul II.5.

Tabel II.5 Valorile parametrilor s, b, a în cazul soluţiilor binare ale

moleculelor investigate

Nr.

crt.

Complex

molecular

s (103)cm-1 b(103cm-1) a(103cm-1)

1. BB3+solv.protici 0,035 0,304 0,123

2. BB6+sol. protici 0,152 1,294 1,273

3. BB12+solv.protici 0,134 0,391 0,02

Din analiza ecuaţiei Kamlet – Taft (v. tabelul II.5) s-au găsit valori

pozitive ale coeficienţilor (s), (b) şi (a) indicând o deplasare hipsocromă

odată cu creşterea polarităţii/polarizabilităţii solventului şi a abilităţilor

donoare respectiv, acceptoare la realizarea legăturilor de hidrogen cu

_______________________________________________ 19

solvenţii utilizaţi. Aceasta sugerează o stabilizare a stării fundamentale faţă

de starea excitată.

II. 5 Concluzii

1. În cazul vitaminei B3 în amestecuri binare se constată o valoare pozitivă

a coeficientului C1 ceea ce demonstrează că forţele de orientare determină o

deplasare spre lungimi de undă mici.

2. Coeficientul C2 are valoare negativă şi în consecinţă interacţiunile

universale determină o creştere a lungimii de undă în maximul benzii

. ∗→ ππ

3. Contribuţia interacţiunilor specifice dintre solventul polar protic şi

moleculele de solvent a fost aproximată prin distanţa dintre prima

bisectoare şi dreapta care conţine punctele corespunzând solvenţilor protici

în planul . )exp,calc( νν

_______________________________________________ 20

Capitolul al III-lea

Investigaţii experimentale asupra spectrelor electronice de absorbţie

ale vitaminelor B3, B6 şi B12 în soluţii ternare

Rezultatele teoretice şi experimentale prezentate în acest capitol au fost

publicate în reviste de specialitate [144, 145].

III.1 Metodica experimentală

Pentru diferite raporturi volumice 100:0, 90:10, 80:20, 70:30,

60:40, 50:50, 40:60, 30:70, 20:80, 10:90, 0:100 s-au trasat graficele de

variaţie ale acestor funcţii versus numărul de undă din maximul benzii

electronice de absorbţie din domeniul vizibil. Spectrele electronice de

absorbţie ale vitaminelor B3, B6 şi B12 înregistrate în amestecul etanol – apă

sunt redate în figura III.1 (a) – (c).

340 360 380 4000,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

abso

rban

ta (a

.u.)

λ(nm)

%(1) Et 90% ET 80% ET 70% ET 60% ET 50% ET 40% ET 30% ET 20% ET 10% ET 0%

280 300 320

0

1

2

3

abso

rban

ta (a

.u.)

λ (nm)

et 100% et 90% et 80% et 70% et 60% et 50% et 40% et 30% et 20% et 10% et 0%

(a) (b)

340 360 380 400

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

abso

rban

ta (a

.u)

λ (nm)

et 100%-0% apa et 90%-10% apa et 80%-20% apa et 70%-30% apa et 60%-40% apa et 50%-50% apa

(c)

Fig. III.1 Spectrul electronic de absorbţie (UV) al soluţiilor ternare apă-etanol-vitamină: B3

(a); B6 (b) B12 (c) în diferite raporturi volumice

_______________________________________________ 21

Tabel III.2 Concentraţiile şi numerele de undă în maximul benzii

electronice de absorbţie din UV pentru amestecurile ternare formate din

(etanol – apă) şi molecula BB3 /B6/B12.

Nr. Crt.

Etanol

(%)

)1

cm(

~

−

ν

(B3) )

1cm(

~

−

ν

(B6) )

1cm(

~

−

ν

(B12) 1 100 37908 34530 27701 2 90 37918 34507 27709 3 80 37936 34507 27716 4 70 37951 34483 27732 5 60 37965 34412 27739 6 50 37994 34406 27740 7 40 38052 34388 27747 8 30 38081 34364 27754 9 20 38139 34356 27762 10 10 38226 34341 27762 11 0 38256 34317 27770

Pentru a evidenţia şi interpreta diferitele interacţiuni care au loc

între moleculele spectral active B3/ B6/ B12 şi moleculele de solvent s-au

trasat regresii liniare între numărul de undă din maximul benzii de absorbţie

din UV şi VIZ, şi funcţiile . )n,(f),(f),n(f εε

În cazul soluţiilor ternare B3 – etanol –apă şi B12 – etanol –apă

constatăm că, pe măsură ce concentraţia de etanol creşte are loc o deplasare

a spectrului electronic de absorbţie în domeniul UV-Viz spre lungimi de

undă mari (efect batocrom) aşa cum se observă din graficul III.2 (a),

(c).Pentru soluţia ternară B6–etanol–apă se constată un efect hipsocrom pe

măsură ce concentraţia de etanol creşte, aşa cum se observă din graficul

III.2 (b).

_______________________________________________ 22

0 20 40 60 80 100

37900

38000

38100

38200

38300ν

(cm

-1)

concentratie etanol (%) 0 20 40 60 80 100

34300

34350

34400

34450

34500

34550

ν (c

m-1

)

concentratia etanol (%) (a) (b)

0 20 40 60 80 100

27700

27720

27740

27760

27780

ν (c

m-1

)

concentratie etanol (%) (c)

Fig. III.2 Variaţia numărului de undă din maximul benzii electronice de absorbţie din UV funcţie de concentraţia etanolului în

amestecul ternar B3–etanol–apă (R2=0,9206) (a), B6 –etanol–apă (R2=0,9555) (b); B12–etanol–apă (R2=0,957) (c)

Au fost obţinute corelaţii liniare între numărul de undă din

maximul benzii electronice de absorbţie şi funcţiile f(ε), f(n) şi f(ε,n).

Corelaţiile liniare care se obţin din graficele III.3 (a) – (c) pentru cazul

vitaminei B3 confirmă coexistenţa acestor interacţiuni. Analize similare au

fost efectuate şi în cazul vitaminelor B6 şi B12

_______________________________________________ 23

0,88 0,90 0,92 0,94 0,96

37900

38000

38100

38200

21)(f

+−= ε

εε

935,0)(388834459~

2 =

⋅+=

Rf εν

ν (c

m-1

)

0,204 0,208 0,212 0,216 0,220 0,224

37800

37900

38000

38100

38200

38300

38400

22n12n)n(f

+−=

9856,0)(1973242304~

2 =

⋅−=

Rnfν

ν (c

m-1

)

(a) (b)

0,66 0,68 0,70 0,72 0,74 0,76

37900

37950

38000

38050

38100

38150

38200

38250

22n12n)n(f

+−−

+−=

2ε1ε

9734,0),(325635755~

2 =

⋅+=

Rnf εν

ν(cm

-1)

(c)

Fig. III.3 Corelaţia liniară între numărul de undă din maximul benzii electronice de absorbţie (UV) şi funcţiile f(ε) (a), f(n) (b) şi f(ε,n) (c) pentru

amestecul ternar B3-etanol–apă

În cazul soluţiilor ternare ale vitaminei BB3 aportul diferitelor

interacţiuni la deplasarea spectrală totală este dat de valorile coeficienţilor

C1, C2, C3 din ecuaţiile empirice (III.2):

96847,02

R),ppm(841)n(f4679)(f377524671~:VIZ

98045,02

R),ppm(2519)n(f17922)(f57241377~:UV

=⋅+⋅−⋅+=

=⋅+⋅−⋅+=

δεν

δεν (III.2)

Ecuaţii similare au fost stabilite şi pentru sistemele moleculare ternare ale

vitaminelor B6 şi B12.

_______________________________________________ 24

Folosind relaţia III.2 au fost estimate aporturile procentuale ale diverselor

tipuri de interacţiuni care determină deplasarea spectrului, valorile

procentuale regăsindu-se în tabelul III.4.

Tabel III.4 Aporturile procentuale ale interacţiunilor la deplasarea spectrală

totală pentru amestecurile ternare ale vitaminelor B3, B6, B12 (UV)

)(f1C ε⋅ ) )n(f2C ⋅ ppm(3C δ⋅ Conc. etanol

B3 B6 B12 B3 B6 B12 B3 B6 B12

100 57,65 46,54 51,38 9,40 4,58 19,04 32,93 48,88 29,58

90 58,17 46,49 51,08 9,31 4,50 19,12 32,51 49,01 29,80

80 58,00 46,45 50,80 9,14 4,44 18,9 31,93 49,11 30,60

70 58,29 46,38 50,76 9,06 4,37 18,48 31,73 49,25 30,76

60 58,52 46,09 50,69 8,97 4,28 18,09 31,59 49,63 31,02

50 58,72 46,09 50,64 8,88 4,23 18,06 31,48 49,77 31,30

40 58,95 45,98 50,58 8,69 4,11 17,62 31,44 49,91 31,80

30 59,09 45,94 50,48 8,63 4,07 17,41 31,37 49,99 32,11

20 59,23 45,92 50,36 8,53 4,01 17,12 31,33 50,07 32,52

10 59,41 45,86 50,30 8,37 3,91 16,73 31,32 50,23 32,97

0 59,52 45,77 50,26 8,27 3,85 16,56 31,30 50,38 32,98

III.2 Concluzii

Din tabelul III.4 se constată că în domeniul UV pentru vitamina B3

se manifestă preponderent interacţiunile de orientare urmate de cele

specifice.

Pentru sistemele ternare ale vitaminei B6 se constată o contribuţie foarte

importantă şi aproximativ egală a interacţiunilor de orientare şi specifice la

deplasarea spectrală totală. Deasemenea, se constată că pe măsură ce

concentraţia etanolului scade, scade aportul interacţiunilor de orientare dar

_______________________________________________ 25

creşte cel al interacţiunilor specifice realizate prin legături de hidrogen.

Pentru sistemele ternare ale vitaminei B12 calculele sugerează faptul că

interacţiunile de orientare au un rol dominant în timp ce interacţiunile de

dispersie–inducţie–polarizare au o mică contribuţie la deplasarea spectrală;

de asemenea interacţiunile specifice contribuie semnificativ la deplasarea

totală deoarece atât etanolul cât şi apa pot forma legături de hidrogen cu

molecula B12.

Coeficientul C1 (relaţia III.2) este pozitiv ceea ce arată că

interacţiunile de orientare determină o deplasare spectrală spre lungimi de

undă mici.

Coeficientul C2 este negativ ceea ce sugerează că interacţiunile

universale determină o deplasare spectrală spre lungimi de undă mari.

Având în vedere valoarea mai mare a coeficientului C2 în comparaţie cu C1

putem spune că în domeniul UV are loc o creştere a lungimii de undă în

maximul benzii ∗→ ππ , deci are loc un efect batocrom.

_______________________________________________ 26

Capitolul al IV –lea

Estimarea unor parametri electro- optici moleculari folosind metode de

modelare moleculară

Pentru a determina o serie de parametri fizici şi de structură au fost

utilizate programele de modelare moleculară HyperChem [119]şi Spartan

08 [120].

Pentru structurile celor trei vitamine s-a ales operatorul PM3 RHF

şi procedeul de convergenţă accelerată. Limita de convergenţă SCF a fost

de 10-4, numărul maxim de iteraţii pentru atingerea convergenţei a fost ales

la 500, gradientul Polak-Ribierre a fost selectat pentru optimizarea

geometriei cu o valoare a gradientului RMS de 10-2 (kcal/Ǻ·mol) şi s-a ales

un număr maxim de 1000 de cicluri pentru optimizarea geometriei.

În final au rezultat structuri care au atins convergenţa, optimizate

la nivel semi-empiric pentru cele trei vitamine care au fost utilizate ca

structuri de pornire în etapa următoare.

Moleculele de interes au fost considerate iniţial izolate apoi a fost

simulată formarea legăturii de hidrogen cu moleculele de solvent.

La analiza sistemelor investigate s-a urmărit estimarea unor

parametri electro–optici cum ar fi: momentul de dipol, polarizabilitatea

electrică, valorile energiei nivelurilor de frontieră, energia totală, energia de

formare, lungimea legăturii de hidrogen, etc. Geometriile optimizate ale

vitaminelor B3, B6 sunt prezentate în figurile IV.1- IV.2

_______________________________________________ 27

(a) (b)

Fig. IV.1 Structurile optimizate ale vitaminelor B3 şi B6 (Spartan 08) Structurile moleculare ale vitaminei B3 cu diverşi solvenţi polari protici (apă, metanol, etanol,

1-butanol, 1-pentanol) sunt prezentate în figura IV.2 (a – e).

(a) (b) (c)

(d) (e) Fig.IV.2 Complecşii moleculari formaţi din vitamina B3 şi apă (a), metanol (b), etanol (c), 1-

butanol (d), 1-pentanol (e)

_______________________________________________ 28

Valorile orbitalilor energetici HOMO şi LUMO precum şi a unor

parametri electrici pentru vitamina B3 sunt date în Tabelul IV.1. Precizez

că, au fost obţinute rezultate similare şi pentru vitamina B6.

Tabel IV.1 Valorile estimate ale energiilor totale, energiile nivelurilor de

frontieră HOMO şi LUMO, momentele de dipol şi polarizabilităţile

soluţiilor binare ale vitaminei BB3 cu solvenţi protici Nr.

Crt.

Complex

molecular

E

(kJ/mol)

EHOMO

(eV)

ELUMO

(eV)

ΔΕ=ELUMO-

EHOMO

μ

(Debye)

α

(a.u)

1. B B3+apa -461,540 -10,481 -0,624 9,857 2,75 50,317

2. B B3+metanol -471,644 -10,479 -0,626 9,813 2,81 52,046

3. B B3+etanol -494,04 -10,440 -0,629 9,811 2,86 53,550

4. B B3+1-

butanol

-548,081 -10,429 -0,630 9,799 3,34 56,472

5. B B3+1-

pentanol

-570,431 -10,423 -0,637 9,786 5,18 57,962

S-au obţinut corelaţii între diferiţi parametri electrici şi polaritatea

solventului printre care putem menţiona variaţia energiei totale, a

momentului electric de dipol etc. a sistemelor binare considerate aşa cum se

observă din graficul IV.3.

‐600

‐500

‐400

‐300

‐200

‐100

0

‐200

‐195

‐190

‐185

‐180

‐175

‐170

‐165

‐160

(a) (b)

Fig. IV.3 Variaţia energiei totale (kJ/mol) pentru complecşii moleculari formaţi din molecula

B3 şi solvenţii polari protici

_______________________________________________ 29

Din tabelul IV.1 şi figura IV.3 se observă o creştere a valorii energiei totale

pentru molecula B3 odată cu scăderea constantei dielectrice a mediului de

solvatare. Astfel, apare o destabilizare a moleculelei B3 la introducerea în 1-

pentanol, deci sistemul cel mai stabil este cel format cu solventul apă.

Energia nivelului de frontieră HOMO, considerată o măsură a

potenţialului de ionizare I al unei molecule permite o apreciere a

proprietăţilor donoare ale unei molecule. Putem afirma că, pe măsură ce

solventul este mai polar, atunci şi noul complex molecular are un potenţial

de ionizare mai mare. Dacă valoarea absolută a nivelului energetic HOMO

este mare, structura respectivă este mai stabilă şi va ceda cu dificultate

electroni de pe acest nivel.

Din graficul IV.4 se constată o strânsă corelaţie între valoarea

momentului de dipol electric şi polaritatea solventului şi anume, odată cu

creşterea polarităţii solventului, momentul dipolar al complexului scade

deci devine mai puţin polar.

0,84 0,88 0,92 0,962,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

21)(

+−

=εεεf

mom

ent d

e di

pol (

Deb

ye)

B3+apaB3+metanolB3+etanol

B3+1-butanol

B3+1-pentanol

0,84 0,88 0,92 0,96

2,48

2,56

2,64

2,72

2,80

21)(f

+−= ε

εε

μ (D

ebye

)

B6+apa

B6+metanolB6+etanol

B6+1-butanol

B6+1-pentanol

(a) (b)

Fig. IV.4 Variaţia momentului de dipol electric în funcţie de polaritatea

solventului pentru moleculele B3 (a) şi B6 (b)

_______________________________________________ 30

Din figura IV.4 (a) se observă o scădere a momentului de dipol

electric al moleculei B3 cu creşterea polarităţii solventului. Astfel, cea mai

mare valoare a momentului de dipol Debye80,2( =μ ) se obţine în cazul

complexului B3+1-pentanol )3,15( =ε faţă de cazul în care solventul este

apa caracterizat de constanta dielectrică ( Debye48,2=μ ) 1,80=ε .De

asemenea, pentru soluţiile binare ale vitaminei B6 se observă o scădere a

valorii momentului de dipol odată cu creşterea polarităţii solventului

(fig.IV.4 (b)).

Au fost calculaţi descriptorii globali ai sistemelor moleculare

investigate iar rezultatele sunt prezentate în tabelul IV.2 [125-130].

Tabel IV.2 Valorile descriptorilor globali: electronegativitate, duritate

chimică, potenţial chimic şi indice de electrofilicitate pentru soluţiile binare

ale vitaminelor B3 şi B6

)eV(

χ )eV(

η

)eV(

μ

)eV(

ω

Nr.

crt

BB3 B6 B3 B6 B3 B6 B3 B6

1. 5,5725 5,195 4,91 4,471 -5,5725 -5,195 3,161 3,018

2. 5,552 5,077 4,9265 4,458 -5,552 -5,077 3,128 2,89

3. 5,5345 5,062 4,9055 4,456 -5,5345 -5,062 3,1218 2,875

4. 5,5295 4,948 4,8995 4,468 -5,5295 -4,948 3,1202 2,741

5. 5,525 4,907 4,898 4,445 -5,535 -4,907 3,12 2,708

Din datele conţinute în tabelul IV.2 se constată că cea mai mare

afinitate pentru electroni o au complecşii moleculari formaţi din B3 şi apă,

respectiv B6 şi apă; valoarea cea mai mică a durităţii chimice o au sistemele

_______________________________________________ 31

moleculare formate din vitaminele B3,respectiv B6 cu 1-butanol, ele fiind

cele mai reactive. Aceeaşi tendinţă de scădere se constată şi în cazul altor

descriptori globali cum ar fi duritatea chimică (rigiditatea) şi indicele de

electrofilicitate.

Au fost estimate energiile legăturii de hidrogen pentru amestecurile

binare ale vitaminelor B3 şi B6 obţinându-se valorile cuprinse în Tabelul

IV.3 .

Tabel IV.3 Lungimea şi energia legăturii de hidrogen pentru sistemele

moleculare ale vitaminelor B3 şi B6

Lungimea

legăturii de hidrogen (Ǻ)

Energia

legăturii de hidrogen

(kcal/mol)

Nr.

Crt.

Solvent B

B3 B6 B3 B6

1. apa 1,808 1,841 2,301 3,055

2. metanol 1,813 1,844 3,875 4,20

3. etanol 1,814 1,845 4,251 4,464

4. 1-butanol 1,818 1,858 6,025 5,441

5. 1-pentanol 1,827 1,859 6,98 5,558

Au fost obţinute corelaţii satisfăcătoare între lungimea legăturii de hidrogen

şi polaritatea solventului, aşa cum se observă în graficul IV.5 (a –b) precum

şi cu energia acestei legături aşa cum se constată din graficul IV.6.

_______________________________________________ 32

0,84 0,88 0,92 0,961,805

1,810

1,815

1,820

1,825

1,830

21)(

+−

=εεεf

lung

ime

lega

tura

hid

roge

n (n

m)

0,84 0,88 0,92 0,96

1,836

1,840

1,844

1,848

1,852

1,856

1,860

21)(

+−

=εεεf

lung

imea

lega

turii

de

hidr

ogen

(nm

)

(a) (b)

Fig. IV.5 Lungimea legăturii de hidrogen vs. funcţia 2

1)(f

+

−=ε

εε a

solventului pentru complecşii moleculari ai vitaminelor B3 (R=0,908) (a); B6 (R=0,904) (b)

Din graficul IV.5 (a –b) se constată pentru toţi complecşii moleculari ai

celor două vitamine, o scădere a lungimii legăturii de hidrogen pe

măsură ce creşte polaritatea solventului demonstrând că în cazul

solvenţilor mai slab polari, lungimea legăturii de hidrogen este mai

mare.

1,805 1,810 1,815 1,820 1,825 1,830

2

3

4

5

6

7

ener

gia

lega

turii

de

hidr

ogen

(kca

l/mol

)

lungimea legaturii de hidrogen (nm) 1,840 1,844 1,848 1,852 1,856 1,860

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

ener

gia

lega

turii

de

hidr

ogen

(kca

l/mol

)

lungimea legaturii de hidrogen (nm) (a) (b)

Fig. IV.6 Variaţia energiei legăturii de hidrogen vs. lungimea legăturii de

hidrogen pentru amestecurile binare ale vitaminelor B3 (R=0,946) (a) şi B6

(R=0,908) (b)

_______________________________________________ 33

În cazul soluţiilor binare ale ambelor vitamine, din graficul IV.6

(a)-(b) se observă că pe măsură ce lungimea legăturii de hidrogen creste,

energia acesteia creşte.

Pentru descrierea reactivităţii chimice a moleculelor se folosesc

orbitalii moleculari HOMO şi LUMO numiţi şi orbitali de frontieră.

Atacul electrofil are loc cel mai probabil în situl atomic cu o

densitate mare de orbital HOMO în timp ce atacul nucleofil este corelat cu

situl atomic cu densitate mare de orbital LUMO.

Distribuţiile densităţii de potenţial pentru complecşii moleculari

investigaţi sunt prezentate în figurile IV.7 (a-e) pentru vitamina BB3.

Distribuţiile densităţii orbitalului LUMO pentru complecşii moleculari ai

vitaminei B3 sunt ilustrate în figurile IV.8 (a–e). Pentru densitatea de

potenţial, prin convenţie, culorile spre roşu înseamnă un potenţial negativ în

timp ce culorile spre albastru înseamnă un potenţial pozitiv. Astfel, în

figura IV.7 (a-e) se pot observa regiunile cu potenţial negativ, adică cele

din regiunea atomilor de oxigen iar regiunile cu potenţial pozitiv se află în

preajma atomilor de hidrogen.

Pentru harta orbitalului LUMO (figura IV.8 (a-e)), prin

convenţie culorile de albastru indică o concentraţie mare de orbitali în timp

ce culorile spre roşu indică o concentraţie mică. Harta orbitalilor LUMO

este importantă deoarece ea ne arată posibilele regiuni unde va avea loc

atacul nucleofil. În cazul atomilor de carbon se observă caracterul electrofil

caracteristic acestora. Astfel, regiunea cu roşu mai intens arată locul unde

va avea loc cel mai probabil atacul nucleofil.

_______________________________________________ 34

(a) (b)

(c) (d)

(e)

Fig. IV.7 Harta distribuţiei densităţii de potenţial pentru complecşii moleculari formaţi de vitamina B3 cu apa (a), metanol (b), etanol (c), 1-

butanol (d), 1-pentanol (e)

_______________________________________________ 35

(a) (b)

(c) (d)

(e) Fig. IV.8 Harta distribuţiei densităţii orbitalului LUMO pentru complecşii moleculari formaţi din vitamina B3 şi apă (a), metanol (b), etanol (c), 1-

butanol (d), 1-pentanol (e)

_______________________________________________ 36

Concluzii

1. Calculele efectuate arată că, complecşii moleculari formaţi de

vitamina B6 cu solvenţii protici au valori mai mici ale LUMO

comparativ cu complecşii moleculari ai vitaminei B3 cu aceeaşi

solvenţi. Aceşti descriptori indică tendinţa mai mare a vitaminei

BB6 de a accepta densitate electronică şi de a avea o reactivitate mai

mare decât vitamina B3.

2. Reactivitatea mai mare a complecşilor moleculari ai vitaminei B3

este demonstrată şi de descriptorul duritate, η aşa cum se observă

din rezultatele conţinute în tabelul IV.2. În conformitate cu

principiul durităţii maxime, se observă că valorile acestui

parametru sunt mai mici pentru complecşii moleculari ai vitaminei

BB6 ceea ce sugerează că aceasta este mai reactivă decât B3B .

Duritatea chimică a complecşilor moleculari ai vitaminei B6 arată

că aceşti complecşi sunt mai stabili.

3. În ceea ce priveşte descriptorul electronic HOMO, se constată că

valorile cele mai mari aparţin complecşilor moleculari ai vitaminei

BB3 indicând o tendinţă mai mică de a dona densitate electronică

într-un atac nucleofil.

Pentru structurile ternare ale vitaminelor investigate s-au obţinut

geometriile moleculare din figura IV.9 (a) –(b).

Pentru sistemele ternare investigate au fost obţinute următoarele valori ale

descriptorilor energetici şi globali prezentaţi în tabelul IV.4.

_______________________________________________ 37

(a) (b)

Fig. IV.9 Geometriile optimizate ale amestecurilor ternare BB3-apă-etanol (a)

şi B6-apă-etanol (b) (Spartan)

Tabel IV.4 Descriptorii energetici şi globali ai sistemelor ternare investigate

Descriptor BB3-apă-etanol BB6-apă-etanol

Energia de formare (kcal/mol) -174,23 -233,34

Energia legăturii de hidrogen

(kcal/mol)

5,10 5,98

Moment de dipol (Debye) 4,16 2,77

Polarizabilitatea (a.u.) 54,967 58,935

EHOMO (eV) -10,588 -9,333

ELUMO (eV) -1,326 -0,270

Electronegativitatea (eV) -5,957 -4,801

Duritatea chimică (eV) 4,631 4,531

Potenţialul chimic (eV) 5,957 4,801

Indicele de electrofilicitate (eV) 3,831 2,543

Concluzii

1. Conform principiului durităţii maxime, putem afirma în baza valorilor

conţinute în tabelul IV.4 că amestecul ternar format din B6-apă-etanol

_______________________________________________ 38

( este mai reactiv decât amestecul ternar format din B)eV5315,4=η 3-apă-

etanol . )eV631,4( =η

2. Dacă se compară valorile momentului electric de dipol estimate pentru

amestecurile binare ale acestor vitamine (Tabelul IV.1) cu cele obţinute

pentru amestecurile ternare ale vitaminelor (Tabelul IV.4), putem afirma că,

amestecurile ternare sunt mai polare comparativ cu cele binare.

3. Valorile durităţii chimice obţinute pentru amestecurile binare sunt mai

mari decât cele obţinute pentru amestecurile ternare ceea ce ne permite să

afirmăm că, sistemele ternare sunt mai reactive faţă de cele binare ale

aceloraşi vitamine.

Hărţile distribuţiei densităţii de potenţial şi distribuţia densităţii

orbitalului molecular LUMO pentru amestecurile ternare formate din BB3-

apă-etanol sunt prezentate în figura IV.10 (a)-(b).

(a) (b)

Fig.IV.10 Hărţile densităţii de potenţial electrostatic (a) şi densităţii

orbitalului molecular LUMO pentru sistemele ternare B3-apă-etanol (b)

Aşa cum se poate observa din figura IV.10 zonele cele mai probabile în

care poate avea loc un atac nucleofil sunt cele marcate cu roşu din

vecinătatea grupării hidroxil OH din structura vitaminei şi a solvenţilor apă

şi etanol.

_______________________________________________ 39

CAPITOLUL al V-lea

Dinamica fluidului complex

Rezultatele teoretice şi experimentale prezentate în acest capitol au fost

publicate în reviste de specialitate [137, 138].

V.1 Sângele – ca fluid complex

Sistemul cardiovascular este alcătuit din inimă, cu rol de pompă

aspiro-respingătoare şi o reţea continuă de vase închise cu secţiuni diferite

(artere, vene şi capilare) prin care circulă sângele, reţea cu structură

fractală. Circulaţia sangvină, în afara parametrilor ce caracterizează

curgerea oricărui lichid (vâscozitate, gradient de presiune, diametrul

conductei) are şi particularităţi datorită proprietăţilor specifice ale sângelui

şi ale pereţilor vaselor sangvine:

- sângele este un lichid nenewtonian;

- pereţii vaselor sangvine sunt elastici;

- circulaţia sângelui nu este continuă, ci pulsatorie.

Sângele este un lichid nenewtonian, pseudoplastic, neomogen,

reprezentând un sistem dispersiv complex. El reprezintă o suspensie de

elemente celulare (50% din volumul său) într-o soluţie apoasă (plasma) de

electroliţi, neelectroliţi şi substanţe macromoleculare.

Fluidele reale nenewtoniene nu satisfac relaţia de proporţionalitate

între forţa de vâscozitate şi gradientul vitezei, deoarece vâscozitatea lor

depinde de viteza de curgere sau de presiune. Vâscozitatea relativ mare a

sângelui, neomogenitatea lui, expulzarea ciclică sub presiune mare precum

_______________________________________________ 40

şi forma diferită şi variabilă a vaselor sangvine determină o curgere care nu

este strict laminară, profilul vitezei nefiind parabolic.

Curgerea turbulentă propriu-zisă se observă, în mod normal, doar

în partea iniţială a aortei şi a arterei pulmonare. În celelalte vase mari apare

o microturbulenţă, adică un regim intermediar între curgerea laminară şi

cea turbulentă. Acest tip de curgere favorizează schimburile între sânge şi

pereţii vasului, precum şi omogenizarea substanţelor dizolvate (inclusiv

vitamine).

V.2 Viteza de curgere a sângelui

În vasele mici curgerea sângelui poate fi considerată laminară, în

majoritatea vaselor mari curgerea sângelui se face intermediar între regimul

laminar şi cel turbulent.

Curgerea laminară se face în straturi de sânge sub formă de cilindri

concentrici subţiri care alunecă unul peste altul, având viteza maximă în

axul vasului şi minimă la perete.

Fluxul turbulent apare când viteza de circulaţie depăşeşte o

anumită viteză critică, prin urmare regimul laminar este înlocuit cu unul

turbulent, dezordonat, în care deplasarea în lungul axului vasului a sângelui

se suprapune cu deplasarea transversală a straturilor de fluid, astfel

formându‐se vârtejuri.

Numărul lui Reynolds (Re) măsoară tendinţa de apariţie a curgerii

turbulente, care variază direct proporţional cu viteza de deplasare a

sângelui, diametrul vasului şi densitatea sângelui şi invers proporţional cu

vâscozitatea:

_______________________________________________ 41

η

ρvleR = (V.1)

unde ρ este densitatea lichidului, v – viteza de curgere a lichidului, l –

lungimea tubului capilar, η – coeficientul de viscozitate. Pentru sângele din

arterele mari există o valoare critică a numărului lui Reynolds,

. 1000=creR

Există mai multe regimuri de curgere a sângelui în funcţie de

valoarea numărului lui Reynolds:

1. curgerea este laminară cree RR ⟨

2. 1000 < Re < 2000 curgerea este nestabilă

3. Re > 3000 curgerea este turbulentă

V.3 Curgerea dispersivă a sângelui

Ecuaţiile Navier–Stokes descriu mişcarea fluidelor plecând de

la legea a doua a lui Newton în ipoteza că tensiunea fluidului este

proporţională cu gradientul vitezei (fluid newtonian), la care se adaugă

gradientul presiunii. O soluţie a ecuaţiilor Navier-Stokes este numită câmp

de viteze, care reprezintă viteza fluidului într-un punct din spaţiu şi timp.

Neliniaritatea ecuaţiilor Navier – Stokes face ca rezolvarea acestor

ecuaţii să fie dificilă în cazul curgerii turbulente.

Având în vedere complexitatea geometriilor de curgere la nivelul

aortei şi al capilarelor în acest capitol am prezentat un model de curgere

aplicabil sângelui considerat fluid complex şi supus constrângerilor

folosind teoria fractală [ 134-136].

_______________________________________________ 42

Considerând că efectele convective şi dispersive sunt dominante,

natura “nediferenţiabilă” a spaţiului prin mişcarea „particulelor” fluidului

complex pe curbe continue şi nediferenţiabile (curbe fractale) implică o

rupere spontană a invarianţei temporale la scală infinitezimală.

Cunoscând că operatorul fractal are forma [134]: ˆ 1

2 2d d d dd i

dt dt dt+ − + −+ +⎛ ⎞ ⎛= −⎜ ⎟ ⎜

⎝ ⎠ ⎝⎞⎟⎠

(V.2)

viteza devine o mărime complexă:

+ +1ˆ =2 2

d d d dd idt dt dt

i i

+ − + −

+ − + −

⎛ ⎞ ⎛ ⎞

2 2 D F

= − =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠+ +

= − = −

X X X XXV

V V V V V V

(V.3)

unde X este vectorul de poziţie. Partea reală VD a vitezei complexe

reprezintă viteza clasică care nu depinde de rezoluţie, în timp ce partea

imaginară, V

V̂F, este o nouă mărime ce provine din fractalitate şi este

dependentă de rezoluţie.

V.4 Comportarea dispersivă a fluidului complex

Dacă separăm partea reală de cea imaginară a câmpului de viteză

se obţin două ecuaţii, una la rezoluţia de scală diferenţiabilă şi alta la

rezoluţia de scală fractală [137, 138]:

Dinamicile spaţio-temporale unidimensionale ale fluidului complex sunt

date de modurile de oscilaţii cnoidale ale câmpului de viteză normalizat.

Modurile de oscilaţii cnoidale au următoarele caracteristici:

i) număr de undă

ii) viteza de fază

iii) cvasi-perioada

_______________________________________________ 43

Fig. V.11 Secvenţe obţinute prin degenerarea modurilor de oscilaţii

cnoidale ale câmpului de viteză: secvenţe tip pachet armonic (a), secvenţe

de tip pachet de solitoni (b), secvenţă de tip soliton (c)

V.5. Concluzii

1.Presupunând că mişcarea particulelor unui fluid complex are loc pe o

curbe continue dar nediferenţiabile, au fost obţinute ecuaţiile geodezice în

spaţiul fractal. Aceste ecuaţii se identifică cu liniile de curent ale curgerii

fluidului complex, situaţie în care, în fiecare punct de pe o astfel de linie

avem un echilibru între acceleraţia proprie, auto-convecţie, auto-disipare şi

auto-dispersie a câmpului complex de viteze;

2. Dacă efectele auto-disipative sunt neglijabile în comparaţie cu cele auto-

convective şi auto-dispersive, dinamicile de curgere spaţio-temporale sunt

date de modurile de oscilaţie cnoidale ale câmpului complex de viteză;

3. Prin degenerarea spaţio-temporală a modurilor de oscilaţii cnoidale,

rezultă secvenţe armonice, pachete armonice, solitoni, pachete de solitoni;

4. Gradul de neliniaritate 0,7 impune două regimuri de curgere:

necvasiautonom, caracterizat prin secvenţe de tip armonic, pachet armonic

şi regimul cvasiautonom caracterizat prin secvenţe de tip soliton şi pachete

de solitoni;

_______________________________________________ 44

Prezenţa a două regimuri de curgere în cazul sângelui considerat

ca fluid complex implică atât separarea componentelor sale structurale în

funcţie de valorile câmpului de viteze (în cazul regimului necvasiautonom)

cât şi generarea unor paternuri în cazul regimului cvasiautonom.

Separarea componentelor din sânge are ca finalitate afecţiunile

arterosclerotice în timp ce generarea de paternuri are drept urmare blocarea

vaselor de sânge.

Tabel Valorile vitezei, diametrului şi numărului lui Reynolds pentru diferite

vase de sânge )3

m/kg1055( =ρ

Nr.

Crt.

Vas sânge Viteza

(cm/s)

Diametru

(cm)

Nr. lui

Reynolds

1. Aortă 48 2,5 3617

2. Artere 40 0,4 482

3. Arteriole 5 0,005 0,753

4. Capilare 0,05 0,0008 0,0012

5. Venule 0,2 0,002 0,012

6. Vene 10 0,5 151

7. Vena cavă 38 3 3436

Valorile numărului lui Reynolds din tabelul V.1 indică faptul că în

vasele de sânge mari (aortă, vena cavă) curgerea este turbulentă iar în

vasele mici (capilare) curgerea sângelui este laminară iar în artere avem un

regim de tranziţie şi se poate trece uşor de la un regim la altul.

_______________________________________________ 45

CONCLUZII GENERALE

În studiul de faţă au fost utilizate metode de studiu bazate pe

spectroscopia UV –VIZ cu ajutorul cărora au fost puse în evidenţă diferite

tipuri de interacţiuni intermoleculare în soluţiile binare şi ternare ale

vitaminelor B3, B6 şi B12 cu diferiţi solvenţi protici puri.

La solvatarea vitaminelor B3, B6 şi B12 în solvenţi de diferite

polarităţi, din analiza spectrelor electronice de absorbţie se constată că

poziţia, intensitatea şi forma benzii de absorbţie sunt modificate. S-au

stabilit corelaţii între aceste deplasări spectrale cu parametrii macroscopici

ai solventului - indicele de refracţie şi constanta dielectrică a acestuia.

Utilizând teoria lui Bakhshiev au fost evidenţiate dependenţe

liniare a numărului de undă din maximul benzii electronice de absorbţie de

funcţiile: f(ε), f(n) şi f(ε,n).

Folosind modelul celular Abe au fost calculate valorile

momentului electric de dipol şi polarizabilităţii acestor vitamine în stare

excitată. Valorile acestor mărimi în starea fundamentală au fost estimate

folosind două programe de modelare moleculară HyperChem şi Spartan.

Pentru toate vitaminele analizate s-a găsit că, valoarea momentului

de dipol în stare excitată este mai mic decât în stare fundamentală ceea ce

demonstrează că starea fundamentală este mai bine stabilizată decât starea

excitată. Cu creşterea polarităţii solventului s-a constatat o deplasare spre

lungimi de undă mai mici, adică un efect hipsocrom.

Efectul solventului asupra spectrului electronic de absorbţie a fost

descris folosind ecuaţia solvatocromică Kamlet–Taft ai cărei parametri

_______________________________________________ 46

variază de la un compus la altul iar valorile coeficienţilor de regresie indică

tipul de solvatocromie care apare în compusul analizat.

Pentru soluţiile binare ale acestor vitamine cu solvenţi protici puri

s-au făcut simulări pentru evidenţierea legăturii de hidrogen şi au fost

estimaţi o serie de parametri electro–optici moleculari ai complecşilor

moleculari formaţi cum ar fi: energia totală, căldura de formare, energiile

nivelurilor de frontieră HOMO şi LUMO, momentul de dipol,

polarizabilitatea; de asemenea s-au obţinut distribuţiile densităţii de sarcină

pe atom şi distribuţia potenţialului electrostatic pentru soluţiile binare

investigate.

Pentru complecşii moleculari obţinuţi au fost calculaţi descriptorii

globali cum ar fi electronegativitatea, duritatea, potenţialul chimic şi

indicele de electrofilicitate ca o măsură a stabilităţii acestora.

Din punctul de vedere al absorbţiei acestor vitamine în sânge a fost

analizat un mod de curgere a sângelui – fluid nenewtonian - folosind teoria

relativităţii de scală. Deoarece plasma este un lichid newtonian, elementele

figurate sunt cele care conferă sângelui caracterul nenewtonian.

În vasele mici curgerea sângelui poate fi considerată laminară, în

majoritatea vaselor mari curgerea sângelui se face intermediar între regimul

laminar şi cel turbulent. Curgerea turbulentă a sângelui în vasele mari (mai

accentuată în partea iniţială a aortei şi arterei pulmonare) este deosebit de

importantă deoarece facilitează schimburile între fluid şi pereţii vasului şi

omogenizarea substanţelor dizolvate (ex. vitamine).

_______________________________________________ 47

BIBLIOGRAFIE [1] M. Strat, V. Spulber, Introducere în spectroscopia mediilor condensate, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1981; [2] A. Kundt, Ann. D. Phys., 4, 34, 1938; [3] N. Bayliss, J. Chem. Phys., 18, 292, 1950; [4] S. Sheppard, Rev. Mod. Phys., 14, 303, 1942; [5] N. Bayliss, E.G. McRae, J. Chem. Phys., 58, 1002, 1954; [6] E. G. McRae, J. Phys. Chem, 61, 562, 1957; [7] V. Liptay, Modern Quantum Chemistry, Academic Press, 1965; [8] S. B. Bratoz, Foundements theoretique des recherches sur les actions intermoleculaires, Paris, 1966; [9] H. Thompson, Spectrochimica Acta, 14, 145, 1959; [10] L. Bilot, A. Kawski, Z. Naturforsch, 17a, 621, 1962; [11] L. Bilot, A. Kawski, Acta Physica Polonoca, 22, 289, 1962; [12] Y. Ooshica, J. Phys. Soc. Japan, 9, 594, 1954; [13] E. Lippert, Elektrochem, 61, 962, 1957; [14] V. Pop, Anal. Şt. Univ. Iaşi, secţ. I, b, T.XII, 79, 1966; [15] N. G. Bakhshiev, Opt. Spektrosk., 10, 717, 1961; [16] N. G. Bakhshiev, Opt. Spektrosk., 16, 821, 1964; [17] N. Mataga, Y.Kaifu, M. Koizumi, Bull. Che. Soc. Jpn. 29 , 465-470, 1956 [54] T. Abe, Theory of solvent effects on molecular electronic spectra. Frequency shifts, Bull. Chem. Soc. Japan, 38, p.1314, 1965; [55] T. Abe, Y. Amako, T. Nishioka, H. Azumi, The dipole and polarizabilities in the excited states of naphthalene from spectral solvent shifts, Bull. Che. Soc. Japan, 39, p.845, 1966; [56] D. O. Dorohoi, “Fizica stării lichide–modele şi experimente”,Ed. Gama,1994; [57] D. O. Dorohoi, “Electric dipole moments of spectrally active molecules estimated from the solvent influence on the electronic spectra”, J. Mol. Struct.,792 - 793, p.86-92, 2006; [58] D. O. Dorohoi, D. Dimitriu, “Microscopic parameters in the excited states of some anthracene derivatives”, Studia Univ. Babes-Bolyai, Physica, Special Issue, 2001; [59] I. R. Tigoianu, D. O. Dorohoi, A. Airinei, “Solvent Influence on the Electronic Absorption Spectra of Anthracene”, Rev. Chim.Bucuresti, 60, Nr.1, 2009; [60] D. O. Dorohoi, “Electronic spectroscopy of N-ylids”, J.Mol. Struct., 704, p.31-43, 2004; [61] C. Gheorghies, L. Gheorghies, D. Dorohoi,” Solvent influence on some complexes realized by hydrogen bond”, J. Mol. Struct., 887,p.122-127, 2008; [62] G. Strat, M. Strat, Shifts of absorption and fluorescence spectra of some anthracene derivatives in binary and ternary solutions, J. Mol. Liquids, 85, p. 279-290, 2000; [63] D. O. Dorohoi, A. Airinei, M. Dimitriu, “Intermolecular interactions in solutions of some amino-nitro-benzene derivatives, studied by spectral means”, Spectr.Acta Part A, 73, p. 257-262, 2009; [64] M. Dimitriu, Metode spectrale şi de modelare moleculară pentru estimarea unor parametri electro–optici şi de structură ai moleculelor organice, Ed. Pim, Iaşi, 2009; [89] C. M. Rusu, C. Nadejde, Theoretical and Spectral Study of Vitamin B3 in Polar Solvents, Romanian Journal Biophysics, vol. 23, No. 1-2, p.69-79, 2013; [90] C. M. Rusu, D. O. Dorohoi, C. D. Nechifor, Theoretical Estimation of Some Parameters of B6 vitamin in Polar Solvents, Bul. Instit. Politehnic Iasi, Tomul LIX(LXIII), Fasc. 3, Sectia Matematica.Mecanică Teoretică. Fizică, p. 21-33, 2013;

_______________________________________________ 48

[91] C. M. Rusu, C. Nadejde, C. D. Nechifor, Theoretical and Experimentally Study of B12 Vitamin in Polar Solvents, Bul. Instit. Politehnic Iasi, Tomul LIX(LXIII), Fasc. 4, Sectia Matematica.Mecanică Teoretică. Fizică, p. 17-30, 2013; [92] C. M. Rusu, Theoretical and Experimental Estimation of Some Electro – Optical Parameters of B12 Vitamin in Polar Solvents, Materiale Plastice , vol.50, No.4, p.339-342, 2013; [93] A. F. Lagalante, R. L. Hall, T. J. Bruno, Kamlet-Taft Solvatochromic Parameters of the Sub- and Supercritical Fluorinated Ethane Solvents, J. Phys. Chem. B, 102, p.6601-6604, 1998; [94] W. Apostoluk, J. Szymanowski, Application of the Kamlet and Taft model in solvent extraction chemistry of metals, Analytica Chimica Acta, Volume 374, Issues 2–3, p. 137–147, 1998; [95] A. F. Lagalante, A. Abdulagatov, T. J. Bruno, Kamlet-Taft Thermosolvatochromic Parameters of Hydrofluoroethers and Hydrofluoroether Azeotropic Mixtures, J. Chem. Eng. , vol.47, p. 47-51, 2002; [96] H.Y. Aziz , A Model for Correlation of Various Solvatochromic Parameters with Composition in Aqueous and Organic Binary Solvent Systems, Bull. Korean Chem. Soc., Vol. 25, No. 8, 2004; [97] K. L. Han, G. J. Zhao, Hydrogen Bonding and Transfer in the Excited State, John Wiley & Sons, vol. 1, 2011; [101] M. J. Kamlet, J. L. M. Abboud, M. H. Abraham, R. W. Taft, “Linear solvation energy

relationships. 23. A comprehensive collection of the solvatochromic parameters, π*, α and β,

and some methods for simplifying the generalized solvatochromic equation” J. Org. Chem.,

48, p. 2877–2887, 1983;

[102] D. O. Dorohoi, M. Cotlet, I. Mangalagiu, „Spectral kinetics of 3+ 3 dipolar thermal dimerization in some carbanion monosubstituted 3-(p-halo-phenyl)-pyridazinium ylid solutions”, Int. J. Chem.Kinetics, 34, pp. 613-619, 2002; [112] I. Humelnicu, Elemente de chimie teoretică, Ed. Tehnopress, 2003; [113]. C. Ghirvu, Chimie fizică – Elemente de structură şi reactivitate moleculară, I. P. Poni, Iasi , 1979; [117] D. Marx, J. Hutter, Ab initio molecular dynamics: Theory and Implementation, Modern Methods and Algorithms of Quantum Chemistry, 1, p.301-449, 2000; [118] J. Cioslowski, Understanding Chemical Reactivity. Quantum – Mechanical Prediction of Therochemical Data, Kluwer Academic Publishers, Dorrecht, 2001; [119] HyperChem, Molecular Visualization and Simulation Program Package, Hypercube, Inc., Ginesville, Florida 32601; [120] Spartan, Wavefunction, Inc., 18401 Von Karman Road, Suite 370, Irvine, California 92612 USA; [125] T. Koopmans, Über die Zuordnung von Wellenfunktionen und Eigenwerten zu den einzelnen Elektronen eines Atoms, Physica (Elsevier) 1 (1–6), p.104–113, 1934; [126] I. Paulling , The Nature of Chemical Bond, 3rd ed., Cornell University Press, Ithaca, New York, 1960; [127] R. Parr , R. G. Pearson, Absolute hardness: companion parameter to absolute electronegativity, J. Am. Chem. Soc., 105, 7512-7516;

_______________________________________________ 49

[128] R. G. Parr, W. Yang, Density-Functional Theory of Atoms and Molecules, Oxford University Press, New York, 1989; [129] R. G. Parr, R. G. Pearson, Density functional approach to the frontier-electron theory of chemical reactivity, J. Am. Chem. Soc., 106 (14), p. 4049–4050, 1984;

[130] R. G. Parr, L. Von Szentpaly, S. B. Liu, Electrophilicity Index. J. Am. Chem. Soc., 121(9), p.1922-1924, 1999; [131] C. Bunu, Sistemul Cardiovascular, Hemodinamic[. Tensiunea arteriala, curs 10, Univ. V. Babes, Timisoara; [132] Internet, www.scoalacantemir.ro/files/uploads/Elemente_de_hemodinamica.doc; [133] internet, http://voifidoctor.files.wordpress.com/2011/12/4-fiz-curs-4.pdf; [134] L. Nottale, Scale Relativity and Fractal Space–Time–A new Approach to Unifying Relativity and Quantum Mechanics, Imperial Cllege Press, London, 2011; [135] L. Nottale, Fractal Space-Time and Microphysics: Towards a Theory of Scale Relativity. World Scientific, Singapore, 1993; [136] B. Mandelbrot, On the geometry of homogeneous turbulence, with stress on the fractal dimension of the iso-surfaces of scalars, Journal of Fluid Mechanics,Vol. 72, Issue 03, p. 401-416, 1975; [137] R. F. Popa, C. I. Axinte, L. Eva, C. Baciu, S. Volovăţ, D. Tesloianu, C. M. Rusu, M. Agop, I. Grădinaru, Dispersive behaviours of the complex fluid via non – differentiability, Wulfenia Journal, vol. 20, No. 12, 2013; [138] I. C. Botez, L. Vrajitoriu, C. Rusu, M. Agop, Interferential Behaviors in Nanostructures via Non-Differentiability, acceptata in J.Comput. Theor. Nanosci. [139] E. C. Bingham, The Rheology of Blood, Journal of General Physiology, 28(2): 131–149, vol. 28 p. 79–94, 1944; [140] internet, biofizica-umfcd.ro/people/ap/lp_ro/vascozitate.pdf, Vascozitate-Catedra Biofizica; [141]. C. M. Rusu, M. Agop, G. L. Baroi, Theoretical and experimental study of B3 vitamin in binary solutions, acceptată spre publicare în J. Comput. Theor. Nanosci., nr.ref. 1448; [142]. B. M. Cobzeanu, C. M. Rusu, M. Agop, E. Popescu, M. D. Cobzeanu, Solvent effect on the electronic absorption spectra of B6 vitamin in binary solutions and its biological implications, acceptată spre publicare în J. Comput. Theor. Nanosci., nr. ref. 1475; [143]. C. M. Rusu, M. Agop, C. Arsenesc-Georgescu, A. Ouatu, Behavior of B12 vitamin in mixtures of protic solvents and its biological implications in venous thromoembolism, acceptată spre publicare în J. Comput. Theor. Nanosci., nr. ref, 1525; [144]. V. P. Paun, C. M. Rusu, M. Agop, Intermolecular interactions in ternary solutions of B6 vitamin, acceptă spre publicare în Revista de Chimie; [145]. V. P. Paun, C. M. Rusu, M. Agop, Solvent influence on the electronic absorption spectra of B3 vitamin in ternary solutions, acceptată spre publicare în Rev. Materiale Plastice;

_______________________________________________ 50

LISTA DE PUBLICAŢII

ARTICOLE INDEXATE ISI:

1.C. M. Rusu, Theoretical and Experimental Estimation of Some Electro –

Optical Parameters of B12 Vitamin in Polar Solvents, Rev. Materiale

Plastice vol. 50, 4, 2013, p.339-342, 2013;

2.R. F. Popa, C. P. Axinte, L. Eva, C. Baciu, S. Volovăţ, D. Tesloianu, C.

M. Rusu, M. Agop, Dispersive behaviours of the complex fluid via non –

differentiability, Wulfenia Journal, Vol. 20, No.12, p. 46 -63, 2013.

3. C. M. Rusu, M. Agop, G. L. Baroi, Theoretical and experimental study

of B3 vitamin in binary solutions, acceptată spre publicare în J. Comput.

Theor. Nanosci., nr.ref. 1448;

4. B. M. Cobzeanu, C. M. Rusu, M. Agop, E. Popescu, M. D. Cobzeanu,

Solvent effect on the electronic absorption spectra of B6 vitamin in binary

solutions and its biological implications, acceptată spre publicare în J.

Comput. Theor. Nanosci., nr. ref. 1475;

5. V. P. Paun, C. M. Rusu, M. Agop, Intermolecular interactions in ternary

solutions of BB6 vitamin, Revista de Chimie, nr.12,2014;

6. V. P. Paun, C. M. Rusu, M. Agop, Solvent influence on the electronic

absorption spectra of B3 vitamin in ternary solutions, acceptată spre

publicare în Rev. Materiale Plastice, nr.1/2015;

7. I. C. Botez, L. Vrajitoriu, C. Rusu, M. Agop, Interferential Behaviors in

Nanostructures via Non-Differentiability, acceptata in J.Comput. Theor.

Nanosci, nr. ref. 1361;

8. C. M. Rusu, M. Agop, C. Arsenesc-Georgescu, A. Ouatu, Behavior of

B12 vitamin in mixtures of protic solvents and its biological implications in

_______________________________________________ 51

venous thromoembolism, acceptată spre publicare în J. Comput. Theor.

Nanosci., nr. ref, 1525;

ARTICOLE NON – ISI:

1. C. M. Rusu, C. Nadejde, Theoretical and Spectral Study of Vitamin B3 in

Polar Solvents, Romanian Journal Biophysics, vol.23, No. 1-2, p.69-79,

2013;

2. C. M. Rusu, D. O. Dorohoi, C. D. Nechifor, Theoretical Estimation of

Some Parameters of B6 vitamin in Polar Solvents, Bul. Instit. Politehnic

Iasi, Tomul LIX(LXIII), Fasc. 3, Sectia Matematica.Mecanică Teoretică.

Fizică, p. 21-33, 2013;

3. C. M. Rusu, C. Nadejde, C.D. Nechifor, Theoretical and Experimentally

Study of BB12 Vitamin in Polar Solvents, Bul. Instit. Politehnic Iasi, Tomul

LIX(LXIII), Fasc. 4, Sectia Matematica. Mecanică Teoretică. Fizică, p. 17-

30, 2013;

4. C. M. Şcoban, M. Agop, On the interface dynamics through the scale

relativity, The Annals of the “Dunărea de jos” Univ. of Galaţi, Fasc. II -

Mathematics, Physics, Chemistry, Informatics, Year III (XXXII), p. 446 –

450, 2009;

LISTA PARTICIPĂRILOR LA MANIFESTĂRI ŞTIIŢIFICE

1. C. M. Şcoban, M. Agop, On the Interface Dynamics Through the Scale

Relativity Theory, Proceedings of the 1st International Symposium on

_______________________________________________ 52

Applied Physics, Materials Science, Environment and Health, Galaţi,

Romania, 2009 - poster;

2. , C. M. Şcoban, M. Agop, The using of the fractal curves in the

theoretical analyses of the plasma dynamics, A XXXVIII-a Conferinţă

Naţională Fizica şi Tehnologiile Educaţionale Moderne, Univ. Al. I. Cuza,

Facultatea de Fizică, Iaşi, România, 2009 - poster;

3. D. O. Dorohoi, C. M. Şcoban, Solvathocromic Effects Studied by

Statistical Methods, The 18th Conference on Applied and Industrial

Mathematics Iaşi, România, 2010 - prezentare orală;

4. D. O. Dorohoi, L. Stroia, C. M. Şcoban, Solvatochromic method for

determining the electric polarizabilities in the excited electronic states of

molecules, The 4–th National Conderence of Applied Physics, Iaşi,

România, 2010 – prezentare orală;

5. M. Avădănei, D. O. Dorohoi, C. M. Şcoban, Ordering tendency in

ternary solutions of pyridazinium ylids evidenced by electron spectroscopy,

International Conference Applications of Optics and Photonics AOP 2011,

University of Minho&Melia Braga Hotel, Braga, Portugal, 2011-

prezentare orală;

6. D. O. Dorohoi, C. M. Şcoban, Solvatochromic Effects Studied by

Statistical Methods, The 18th Conference on Applied and Industrial

Mathematics,Iaşi, România, 2010 – prezentare orală;

7. C. M. Şcoban, L. M. Ivan, Studies of Hydrogen bonds in some organic

molecules, Conferinţa Naţională de Fizică, Universitatea Ovidius,

Constanţa, 2012 - poster;

_______________________________________________ 53

8. C. M. Scoban, L.M. Ivan, Theoretical Studies of Some Pyridine

Molecular Complexes, 31st European Congress on Molecular Spectroscopy

(EUCMOS), Cluj Napoca, România, 2012 – poster;

9. C. M. Rusu, D. O. Dorohoi, C. D. Nechifor, Estimarea teoretică a unor

parametri ai vitaminei B6 în solvenţi polari, A 5-a Conferinţă Naţională de

Fizică Aplicată, Univ. Tehn. Gh. Asachi, Facultatea Construcţii de Maşini

şi Management Industrial, Iaşi, România, 2013 - poster;

10. C. M. Rusu, C. Nădejde, C. D. Nechifor, Studiul teoretic si

experimental al vitaminei B12 însolvenţi polari, A 5-a Conferinţă Naţională

de Fizică Aplicată, Univ. Tehn. Gh. Asachi, Fcaultatea Construcţii de

Maşini şi Management Industrial, Iaşi, 2013- poster;

11. C. M. Rusu, C. Nădejde, D. O Dorohoi, Theoretical and Experimental

Study of B3 Vitamin in Polar Solvents, The 12th National Conference on

Biophysics CNB 2013 – Biophysics for Health with International

Participation, Univ. Al. I. Cuza Iaşi, 2013- poster;