Research Article
BibTex RIS Cite

Metamfetamin ve Amfetamin Bileşikleri Üzerine Sübstitüent Etkisinin Teorik Yöntemlerle İncelenmesi

Year 2025, Volume: 9 Issue: 1, 45 - 53, 30.06.2025

Enis Can Aslan Cem Burak Yıldız

https://doi.org/10.29002/asujse.1707339
https://izlik.org/JA33FX68XK

Abstract

Bu tez çalışmasında, amfetamin ve metamfetamin yapılarının çeşitli analogları kuantum kimyasal yöntemler kullanılarak modellenmiş ve detaylı analizleri gerçekleştirilmiştir. Literatür değerlendirmesi sonucu uygun sonuçlar veren yöntemler titizlikle seçilmiş. İlgili yapıların yapıların optimizasyonları, frekans hesaplamaları, moleküler orbital analizleri ve spektroskopik karakterizasyonları uygun seviyelerde yapılmıştır. Yapıların en kararlı konformasyonları birer minimum olarak elde edilmiştir. Azot ve fosfor atomlarının yer aldığı farklı sübstitüe edilmiş türevler üzerinden HOMO-LUMO orbitallerinin ve moleküler elektrostatik potansiyel (MEP) dağılımlarının analizleri gerçekleştirilmiş. Böylelikle elektron yoğunluğu dağılımları ve moleküllerin reaktif bölgeleri belirlenmiştir.
Diğer taraftan FT-IR, ¹H-NMR ve UV-Vis spektroskopileri için teorik veriler, deneysel literatür sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve yüksek düzeyde uyum gözlemlenmiştir. FT-IR analizlerinde, fosfor içeren analoglarda C-P bağlarına ait karakteristik pikler daha düşük frekanslarda gözlemlenmiştir. ¹H-NMR hesaplamalarında ise yine azot ve fosfor varlığının kombinasyona bağlı olarak hidrojen atomlarının kimyasal kaymalarında belirgin etkiler yarattığı belirlenmiştir. TD-DFT hesaplamaları ile UV-Vis spektrumları değerlendirilmiş, aromatik halkalara ait absorpsiyon bantlarında yapısal değişimlere bağlı olarak dramatik olmasada çeşitli kaymalar gözlenmiştir.
Sonuç olarak, bu çalışma ile bazı amfetamin ve metamfetamin benzeri bileşiklerin yapısal ve elektronik özelliklerinin teorik yöntemlerle başarılı bir şekilde modellenebildiği gösterilmiş. Bu yaklaşım, özellikle adli kimya ve farmasötik araştırmalar gibi alanlarda, yeni ve potansiyel olarak zararlı bileşiklerin deneysel sentezine gerek kalmadan ileri teoknoloji yöntemler kullanılarak (Kuantum kimyasal hesaplamalar) teorik düzeyde tanımlanmasına olanak sağlamakta ve kuantum kimyasal hesaplamaların öngörüsel gücünü vurgulamaktadır.

Keywords

Drug DFT NMR FT-IT TD-DFT

References

  • [1] Türk Dil Kurumu. Sözlükler. EriĢim:(https://sozluk.gov.tr/), Erişim tarihi:01.04.2022.
  • [2] Singh, A., Menéndez-Perdomo I. M., and Facchini P. J. (2019). Benzylisoquinoline alkaloid biosynthesis in opium poppy. Phytochemistry Rewiews, 18(3), 1457-1482. https://doi.org/10.1007/s11101-019-09644-w
  • [3] Stolberg, V.B. (2011). The use of coca: Prehistory, history, and ethnography. Journal of Ethnicity in Substance Abuse, 10(2), 126–146. https://doi.org/10.1080/15332640.2011.573310
  • [4] Sulzer, D., Sonders, M. S., Poulsen, N. W., and Galli, A. (2005). Mechanisms of neurotransmitter release by amphetamines: A review. Progress in Neurobiology, 75(6), 406–433. https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2005.04.003
  • [5] Freudenmann, R. W., Öxler, F., and Bernschneider-Reif, S. (2006). The origin of MDMA (ecstasy) revisited: The true story reconstructed from the original documents. Addiction, 101(9), 1241–1245. https://doi.org/10.1111/j.1360-0443.2006.01511.x
  • [6] Panenka, W. J., Procyshyn, R. M., Lecomte, T., MacEwan, G. W., Flynn, S. W., Honer, W. G., and Barr, A. M. (2013). Methamphetamine use: A comprehensive review of molecular, preclinical and clinical findings. Drug and Alcohol Dependence, 129(3), 167–179. https://doi.org/10.1016/j.drugalcdep.2012.11.016
  • [7] The University of Sydney. History of cannabis-Lambert Initiative for Cannabinoid Therapeutics. Erişim:( https://www.sydney.edu.au/lambert/medicinal-cannabis/history-of-cannabis.html), Erişim tarihi:02.05.2022.
  • [8] Bader, R., Bader, R. (1990). Atoms in Molecules: A Quantum Theory In: International Series of Monographs on Chemistry, vol 22. Clarendon Press, Oxford.
  • [9] Jeong, K. Jeon, Y. Min, S. Ryu, T. Yoon, Y. W., Cho, Y. Hwang, S.R., Jeong, H.J., and Kim, S.S. (2024). Density Functional Theory–Spectroscopy Integrated Identification Method Encompassing Experimental and Theoretical Analyses for Designer Drug Stimulants. Advanced Intelligent Systems, 6(1), 2500111. https://doi.org/10.1002/aisy.202500111
  • [10] Dobšíková, J., Šedivcová-Uhlíková, H., Šedivý, D., and Kubelka, M. (2023). Conformational and spectroscopic analysis of amphetamine and methamphetamine hydrochloride in aqueous environment. The Analyst, 148(6), 1225–1233. https://doi.org/10.1039/D2AN02014A
  • [11] Neese, F. (2022). Software update: The ORCA program system-Version 5.0. WIREs Computational Molecular Science, 12(5), e1606. https://doi.org/10.1002/wcms.1606
  • [12] Becke, A. D. (1988). Density-functional exchange-energy approximation with correct asymptotic behavior. Physical Review A, 38(6), 3098–3100. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.38.3098
  • [13] Weigend, F., and Ahlrichs, R. (2005). Balanced basis sets of split valence, triple zeta valence and quadruple zeta valence quality for H to Rn: Design and assessment of accuracy. Physical Chemistry Chemical Physics, 7(18), 3297–3305. https://doi.org/10.1039/B508541A
  • [14] Caldeweyher, E., Mewes, J.-M., Ehlert, S., and Grimme, S. (2020). Extension and evaluation of the D4 London-dispersion model for periodic systems. Physical Chemistry Chemical Physics, 22(16), 8499–8512. https://doi.org/10.1039/D0CP00502A
  • [15] Dennington, R., Keith, T., Millam, J., Eppinnett, K., Hovell, W.L. and Gilliland, R., (2009). Semichem, Inc., GaussView, Version 5.0, Shawnee Mission, KS.
  • [16] Gaussian 16, Revision B.01, (2016), Frisch, M. J., Trucks, G. W., Schlegel, H. B., Scuseria, G. E., Robb, M. A., Cheeseman, J. R., Scalmani, G., Barone, V., Petersson, G. A., Nakatsuji, H., Li, X., Caricato, M., Marenich, A. V., Bloino, J., Janesko, B. G., Gomperts, R., Mennucci, B., Hratchian, H. P., et all.
  • [17] Wolinski, K., Hilton, J. F., and Pulay, P. (1990). Efficient implementation of the gauge-independent atomic orbital method for NMR chemical shift calculations. Journal of the American Chemical Society, 112(21), 8251-8260. https://doi.org/10.1021/ja00179a005
  • [18] Cossi, M., Rega, N., Scalmani, G., and Barone, V. (2003). Energies, structures, and electronic properties of molecules in solution with the C-PCM solvation model. Journal of Computational Chemistry, 24(6), 669-681. https://doi.org/10.1002/jcc.10189
  • [19] Laurent, A. D., Adamo, C., and Jacquemin, D. (2014). Dye chemistry with time-dependent density functional theory. Physical Chemistry Chemical Physics, 16(28), 14334–14356. https://doi.org/10.1039/c3cp55336a
  • [20] NIST Chemistry WebBook: (https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C537462&Units=SI&Mask=80#IR-Spec), Erişim tarihi: 27.05.2025
  • [21] Hughes, J., Ayoko, G., Collett, S., and Golding, G. (2013). Rapid quantification of methamphetamine: Using attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) and chemometrics. PLOS ONE, 8(7), e69609. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0069609
  • [22] The Human Metabolome Database: (https://www.hmdb.ca/metabolites/HMDB0014328), Erişim tarihi: 27.05.2025
  • [23] Silveira, E. V., Wanderlind, E. H., Masson, A. K., Cordeiro, P. S., Nascimento, V., Affeldt, R. F., and Micke, G. A. (2020). Molecular recognition of methamphetamine by carboxylatopillar[5]arene: Drug-dependent complexation stoichiometry and insights into medical applications. New Journal of Chemistry, 44(7), 2701–2704. https://doi.org/10.1039/C9NJ06213K

Metamfetamin ve Amfetamin Bileşikleri Üzerine Sübstitüent Etkisinin Teorik Yöntemlerle İncelenmesi

Year 2025, Volume: 9 Issue: 1, 45 - 53, 30.06.2025

Enis Can Aslan Cem Burak Yıldız

https://doi.org/10.29002/asujse.1707339
https://izlik.org/JA33FX68XK

Abstract

Bu tez çalışmasında, amfetamin ve metamfetamin yapılarının çeşitli analogları kuantum kimyasal yöntemler kullanılarak modellenmiş ve detaylı analizleri gerçekleştirilmiştir. Literatür değerlendirmesi sonucu uygun sonuçlar veren yöntemler titizlikle seçilmiş. İlgili yapıların yapıların optimizasyonları, frekans hesaplamaları, moleküler orbital analizleri ve spektroskopik karakterizasyonları uygun seviyelerde yapılmıştır. Yapıların en kararlı konformasyonları birer minimum olarak elde edilmiştir. Azot ve fosfor atomlarının yer aldığı farklı sübstitüe edilmiş türevler üzerinden HOMO-LUMO orbitallerinin ve moleküler elektrostatik potansiyel (MEP) dağılımlarının analizleri gerçekleştirilmiş. Böylelikle elektron yoğunluğu dağılımları ve moleküllerin reaktif bölgeleri belirlenmiştir.
Diğer taraftan FT-IR, ¹H-NMR ve UV-Vis spektroskopileri için teorik veriler, deneysel literatür sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve yüksek düzeyde uyum gözlemlenmiştir. FT-IR analizlerinde, fosfor içeren analoglarda C-P bağlarına ait karakteristik pikler daha düşük frekanslarda gözlemlenmiştir. ¹H-NMR hesaplamalarında ise yine azot ve fosfor varlığının kombinasyona bağlı olarak hidrojen atomlarının kimyasal kaymalarında belirgin etkiler yarattığı belirlenmiştir. TD-DFT hesaplamaları ile UV-Vis spektrumları değerlendirilmiş, aromatik halkalara ait absorpsiyon bantlarında yapısal değişimlere bağlı olarak dramatik olmasada çeşitli kaymalar gözlenmiştir.
Sonuç olarak, bu çalışma ile bazı amfetamin ve metamfetamin benzeri bileşiklerin yapısal ve elektronik özelliklerinin teorik yöntemlerle başarılı bir şekilde modellenebildiği gösterilmiş. Bu yaklaşım, özellikle adli kimya ve farmasötik araştırmalar gibi alanlarda, yeni ve potansiyel olarak zararlı bileşiklerin deneysel sentezine gerek kalmadan ileri teoknoloji yöntemler kullanılarak (Kuantum kimyasal hesaplamalar) teorik düzeyde tanımlanmasına olanak sağlamakta ve kuantum kimyasal hesaplamaların öngörüsel gücünü vurgulamaktadır.

Keywords

Uyuşturucu YFT NMR FT-IR TD-DFT

Thanks

Aksaray Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İleri Teknolojiler A.B.D.'na verdikleri destek için teşekkür ederiz.

References

  • [1] Türk Dil Kurumu. Sözlükler. EriĢim:(https://sozluk.gov.tr/), Erişim tarihi:01.04.2022.
  • [2] Singh, A., Menéndez-Perdomo I. M., and Facchini P. J. (2019). Benzylisoquinoline alkaloid biosynthesis in opium poppy. Phytochemistry Rewiews, 18(3), 1457-1482. https://doi.org/10.1007/s11101-019-09644-w
  • [3] Stolberg, V.B. (2011). The use of coca: Prehistory, history, and ethnography. Journal of Ethnicity in Substance Abuse, 10(2), 126–146. https://doi.org/10.1080/15332640.2011.573310
  • [4] Sulzer, D., Sonders, M. S., Poulsen, N. W., and Galli, A. (2005). Mechanisms of neurotransmitter release by amphetamines: A review. Progress in Neurobiology, 75(6), 406–433. https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2005.04.003
  • [5] Freudenmann, R. W., Öxler, F., and Bernschneider-Reif, S. (2006). The origin of MDMA (ecstasy) revisited: The true story reconstructed from the original documents. Addiction, 101(9), 1241–1245. https://doi.org/10.1111/j.1360-0443.2006.01511.x
  • [6] Panenka, W. J., Procyshyn, R. M., Lecomte, T., MacEwan, G. W., Flynn, S. W., Honer, W. G., and Barr, A. M. (2013). Methamphetamine use: A comprehensive review of molecular, preclinical and clinical findings. Drug and Alcohol Dependence, 129(3), 167–179. https://doi.org/10.1016/j.drugalcdep.2012.11.016
  • [7] The University of Sydney. History of cannabis-Lambert Initiative for Cannabinoid Therapeutics. Erişim:( https://www.sydney.edu.au/lambert/medicinal-cannabis/history-of-cannabis.html), Erişim tarihi:02.05.2022.
  • [8] Bader, R., Bader, R. (1990). Atoms in Molecules: A Quantum Theory In: International Series of Monographs on Chemistry, vol 22. Clarendon Press, Oxford.
  • [9] Jeong, K. Jeon, Y. Min, S. Ryu, T. Yoon, Y. W., Cho, Y. Hwang, S.R., Jeong, H.J., and Kim, S.S. (2024). Density Functional Theory–Spectroscopy Integrated Identification Method Encompassing Experimental and Theoretical Analyses for Designer Drug Stimulants. Advanced Intelligent Systems, 6(1), 2500111. https://doi.org/10.1002/aisy.202500111
  • [10] Dobšíková, J., Šedivcová-Uhlíková, H., Šedivý, D., and Kubelka, M. (2023). Conformational and spectroscopic analysis of amphetamine and methamphetamine hydrochloride in aqueous environment. The Analyst, 148(6), 1225–1233. https://doi.org/10.1039/D2AN02014A
  • [11] Neese, F. (2022). Software update: The ORCA program system-Version 5.0. WIREs Computational Molecular Science, 12(5), e1606. https://doi.org/10.1002/wcms.1606
  • [12] Becke, A. D. (1988). Density-functional exchange-energy approximation with correct asymptotic behavior. Physical Review A, 38(6), 3098–3100. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.38.3098
  • [13] Weigend, F., and Ahlrichs, R. (2005). Balanced basis sets of split valence, triple zeta valence and quadruple zeta valence quality for H to Rn: Design and assessment of accuracy. Physical Chemistry Chemical Physics, 7(18), 3297–3305. https://doi.org/10.1039/B508541A
  • [14] Caldeweyher, E., Mewes, J.-M., Ehlert, S., and Grimme, S. (2020). Extension and evaluation of the D4 London-dispersion model for periodic systems. Physical Chemistry Chemical Physics, 22(16), 8499–8512. https://doi.org/10.1039/D0CP00502A
  • [15] Dennington, R., Keith, T., Millam, J., Eppinnett, K., Hovell, W.L. and Gilliland, R., (2009). Semichem, Inc., GaussView, Version 5.0, Shawnee Mission, KS.
  • [16] Gaussian 16, Revision B.01, (2016), Frisch, M. J., Trucks, G. W., Schlegel, H. B., Scuseria, G. E., Robb, M. A., Cheeseman, J. R., Scalmani, G., Barone, V., Petersson, G. A., Nakatsuji, H., Li, X., Caricato, M., Marenich, A. V., Bloino, J., Janesko, B. G., Gomperts, R., Mennucci, B., Hratchian, H. P., et all.
  • [17] Wolinski, K., Hilton, J. F., and Pulay, P. (1990). Efficient implementation of the gauge-independent atomic orbital method for NMR chemical shift calculations. Journal of the American Chemical Society, 112(21), 8251-8260. https://doi.org/10.1021/ja00179a005
  • [18] Cossi, M., Rega, N., Scalmani, G., and Barone, V. (2003). Energies, structures, and electronic properties of molecules in solution with the C-PCM solvation model. Journal of Computational Chemistry, 24(6), 669-681. https://doi.org/10.1002/jcc.10189
  • [19] Laurent, A. D., Adamo, C., and Jacquemin, D. (2014). Dye chemistry with time-dependent density functional theory. Physical Chemistry Chemical Physics, 16(28), 14334–14356. https://doi.org/10.1039/c3cp55336a
  • [20] NIST Chemistry WebBook: (https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C537462&Units=SI&Mask=80#IR-Spec), Erişim tarihi: 27.05.2025
  • [21] Hughes, J., Ayoko, G., Collett, S., and Golding, G. (2013). Rapid quantification of methamphetamine: Using attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) and chemometrics. PLOS ONE, 8(7), e69609. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0069609
  • [22] The Human Metabolome Database: (https://www.hmdb.ca/metabolites/HMDB0014328), Erişim tarihi: 27.05.2025
  • [23] Silveira, E. V., Wanderlind, E. H., Masson, A. K., Cordeiro, P. S., Nascimento, V., Affeldt, R. F., and Micke, G. A. (2020). Molecular recognition of methamphetamine by carboxylatopillar[5]arene: Drug-dependent complexation stoichiometry and insights into medical applications. New Journal of Chemistry, 44(7), 2701–2704. https://doi.org/10.1039/C9NJ06213K
There are 23 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Analytical Chemistry (Other)
Journal Section Research Article
Authors

Enis Can Aslan 0009-0002-7550-8303

Cem Burak Yıldız 0000-0002-0424-4673

Submission Date May 27, 2025
Acceptance Date June 24, 2025
Early Pub Date June 25, 2025
Publication Date June 30, 2025
DOI https://doi.org/10.29002/asujse.1707339
IZ https://izlik.org/JA33FX68XK
Published in Issue Year 2025 Volume: 9 Issue: 1

Cite

APA Aslan, E. C., & Yıldız, C. B. (2025). Metamfetamin ve Amfetamin Bileşikleri Üzerine Sübstitüent Etkisinin Teorik Yöntemlerle İncelenmesi. Aksaray University Journal of Science and Engineering, 9(1), 45-53. https://doi.org/10.29002/asujse.1707339

Aksaray J. Sci. Eng. | e-ISSN: 2587-1277 | Period: Biannually | Founded: 2017 | Publisher: Aksaray University | https://asujse.aksaray.edu.tr



ASUJSE is indexing&Archiving in

crossref-logo-landscape-100.png    scholar_logo_30dp.png          oaliblogo2.jpg   GettyImages_90309427_montage_255x130px.png search-result-logo-horizontal-TEST.jpg

22644 EBSCO


Creative Commons License