Intramolecular energy functions for conformation and vibrational analysis

Weizmann Institute of Sciences, Rehovoth, Israel.

Abstract

Calculations of helical conformations of macromolecules depend on the intramolecular energy functions used. The reliability of such energy functions can be checked by applying them to medium size molecules for the calculation of the stable conformations and their energies, as well as of the vibrations around these conformations. In this way a comparison of theoretical prediction with a wealth of experimental data derived from X-ray and electron diffraction, thermodynamic measurements and vibrational spectra is made possible. Conversely, such comparison may be used as a powerful tool to check and improve upon the energy functions and the numerical values of their parameters. The homologous series of ring molecules like cycloalkanes have been shown to be of particular interest since the condition of ring closure forces bond angles and torsional angles out of their equilibrium values. This helps in checking the dependence of the energy functions on these variables. Some of the results of these calculations are discussed.

Résumé

Les calculs des conformations hélicoïdales des macromolécules dépendent des fonctions de l’énergie intramoléculaire utilisée. La crédibilité de telles fonctions d’énergie peut être vérifiée en les appliquant à des molécules de dimension moyenne pour le calcul des conformations stables et leurs énergies, aussi bien que leurs vibrations autour de ces conformations. De cette façon, une comparaison de prédiction théorique avec une abondance de données expérimentales dérivées de la diffraction des rayons X et d’électrons, des mesures thermodynamiques et des spectres vibratoires sont réalisables. Réciproquement, une telle comparaison peut être un outil puissant pour vérifier et améliorer les fonctions d’énergie et les valeurs numériques de leurs paramètres. Des séries homologues de molécules d’anneaux telles que les cycloalkanes sont d’un intérêt particulier étant donné que la fermeture d’anneaux force les angles liés et les angles torsionnés à sortir de leur valeur d’équilibre. Ceci aide à vérifier la dépendance de ces fonctions d’énergie de ces variables. Quelques résultats de ces calculs sont discutés.