Influence of the environment on the infrared spectrum of alanine: an effective modes analysis

doi:10.60692/r1yee-1t757

Published February 6, 2024 | Version v1

Publication Open

Influence of the environment on the infrared spectrum of alanine: an effective modes analysis

1. Institut de Chimie
2. French National Centre for Scientific Research
3. École Normale Supérieure
4. Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay
5. Université Paris Sciences et Lettres
6. Sorbonne Université
7. Université Grenoble Alpes

The vibrational spectrum of the alanine amino acid was computationally determined in the infrared range of 1000–2000 cm−1, under various environments encompassing the gas, hydrated, and crystalline phases, by means of classical molecular dynamics trajectories carried out with the AMOEBA polarizable force field. An effective mode analysis was performed in which the spectra are optimally decomposed into different absorption bands arising from well-defined internal modes. In the gas phase, this analysis allows to unravel the significant differences between the spectra obtained for the neutral and zwitterionic forms of the amino acid. In condensed phases, the method provides invaluable insight into the molecular origins of the vibrational bands and further shows that peaks with similar positions can be traced to rather different molecular motions.

Translated Descriptions

This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم تحديد الطيف الاهتزازي للحمض الأميني الألانين حسابيًا في نطاق الأشعة تحت الحمراء من 1000–2000 سم-1، في ظل بيئات مختلفة تشمل المراحل الغازية والرطبة والبلورية، عن طريق مسارات الديناميكيات الجزيئية الكلاسيكية التي يتم تنفيذها باستخدام حقل القوة المستقطبة للأميبا. تم إجراء تحليل الوضع الفعال الذي تتحلل فيه الأطياف على النحو الأمثل إلى نطاقات امتصاص مختلفة ناشئة عن أوضاع داخلية محددة جيدًا. في الطور الغازي، يسمح هذا التحليل بكشف الاختلافات الكبيرة بين الأطياف التي تم الحصول عليها للأشكال المحايدة و zwitterionic للحمض الأميني. في المراحل المكثفة، توفر الطريقة نظرة ثاقبة لا تقدر بثمن في الأصول الجزيئية للنطاقات الاهتزازية وتظهر كذلك أن القمم ذات المواضع المماثلة يمكن إرجاعها إلى حركات جزيئية مختلفة إلى حد ما.

Translated Description (French)

Le spectre vibratoire de l'acide aminé alanine a été déterminé par calcul dans la gamme infrarouge de 1000–2000 cm−1, dans divers environnements englobant les phases gazeuse, hydratée et cristalline, au moyen de trajectoires de dynamique moléculaire classiques réalisées avec le champ de force polarisable par les AMIBES. Une analyse en mode efficace a été réalisée dans laquelle les spectres sont décomposés de manière optimale en différentes bandes d'absorption résultant de modes internes bien définis. En phase gazeuse, cette analyse permet de démêler les différences significatives entre les spectres obtenus pour les formes neutre et zwitterionique de l'acide aminé. Dans les phases condensées, la méthode fournit un aperçu inestimable des origines moléculaires des bandes vibratoires et montre en outre que les pics avec des positions similaires peuvent être attribués à des mouvements moléculaires plutôt différents.

Translated Description (Spanish)

El espectro vibracional del aminoácido alanina se determinó computacionalmente en el rango infrarrojo de 1000–2000 cm-1, bajo diversos ambientes que abarcan las fases gaseosa, hidratada y cristalina, mediante trayectorias clásicas de dinámica molecular realizadas con el campo de fuerza polarizable de la AMEBA. Se realizó un análisis de modo efectivo en el que los espectros se descomponen de manera óptima en diferentes bandas de absorción que surgen de modos internos bien definidos. En la fase gaseosa, este análisis permite desentrañar las diferencias significativas entre los espectros obtenidos para las formas neutra y zwitteriónica del aminoácido. En fases condensadas, el método proporciona información invaluable sobre los orígenes moleculares de las bandas vibratorias y muestra además que los picos con posiciones similares se pueden remontar a movimientos moleculares bastante diferentes.

Files