• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.29 no.1
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• pp.23-30
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• 1985

PMO expressions for ${\pi}^{\ast}$-${\pi}^{\ast}$ orbital interaction have been derived. Important differences between ${\pi}$-${\pi}$ and ${\pi}^{\ast}$-${\pi}^{\ast}$ interactions predicted by PMO expressions are : (ⅰ) energy splitting in ${\pi}^{\ast}$-${\pi}^{\ast}$ interaction will be greater than that in ${\pi}$-${\pi}$ interaction, (ⅱ) energy change due to interaction will be more destabilizing in ${\pi}^{\ast}$-${\pi}^{\ast}$ than in ${\pi}$-${\pi}$ interaction. These predictions were borne out in experimental data and in results of MO theoretical computations. It was pointed out that both STeO-3G and INDO-LCBO methods underestimate ${\pi}^{\ast}$-${\pi}^{\ast}$ orbital interaction and in order to estimate properly with MO theoretical calculation, use of split valence basis set is required.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2014.03a
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• pp.385-397
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• 2014

신약을 개발하거나 단백질 구조를 예측하는데 Molecular Mechanics (MM)의 방법을 사용한다. 하지만, MM 만으로는 자연현상에서 일어나는 결과를 정확하게 기술하기 어렵다. 본 연구는 기존의 MM 방법으로는 정확히 예측이 불가능한 비 공유결합 중 하나인 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 양자역학 계산을 통해 정확한 예측이 가능한지 보았다. ${\pi}-{\pi}$ interaction 이란 생체 내, 의약 화합물에서 발견되는 결합이기 때문에, 단백질과 결합하는 구조의 예측이 중요하다고 할 수 있다. 본 실험은 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 갖는 Sandwich, T shape, 그리고 Parallel displaced 세 가지 모형을 가지고 양자역학 계산을 수행하였다. 양자역학 계산은 DFT의 세가지 함수 M06_2X, M05_2X, B3LYP를 이용하였다. 실험결과에서 세 가지 함수가 각기 다른 결과를 보였는데, M06_2X의 결과에서 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 더 정확하게 계산하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 양자역학의 방법을 통해 MM에서는 예측이 불가능한 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 계산 할 수 있고 이 부분을 고려하여 화합물 간의 결합구조를 예측을 향상시킬 수 있다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2014.03a
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• pp.399-408
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• 2014

신약을 개발하거나 단백질 구조를 예측하는데 Molecular Mechanics (MM)의 방법을 사용한다. 하지만, MM 만으로는 자연현상에서 일어나는 결과를 정확하게 기술하기 어렵다. 본 연구는 기존의 MM 방법으로는 정확히 예측이 불가능한 비 공유결합 중 하나인 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 양자역학 계산을 통해 정확한 예측이 가능한지 알아보았다. ${\pi}-{\pi}$ interaction이란 생채 내, 의약 화합물에서 발견되는 결합이기 때문에, 단백질과 결합하는 구조의 예측에 중요하다고 할 수 있다. 본 실험은 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 갖는 Sandwich, T shape, 그리고 Parallel displaced 세 가지 모형과 각각의 모형 아래에 분자를 하나 더 쌓은 모형을 추가하여 양자역학 재산을 수행하였다. 양자역학 계산은 DFT의 세가지 함수 M06_2X, M05_2X, B3LYP를 이용하였다. 실험결과에서 세 가지 함수가 각기 다른 결과를 보였는데, 상대적으로 B3LYP의 경우에는 세가지 모델에서 모두 제대로 된 에너지 변화를 계산하지 못하였으며, M06_2X와 M05_2X의 결과에서는 거리에 따른 ${\pi}-{\pi}$ interaction 에너지의 변화를 정확하게 계산하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 양자역학의 방법을 통해 MM에서는 예측이 불가능한 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 계산 할 수 있고 이 부분을 고려하여 화합물 간의 결합구조를 예측을 향상시킬 수 있다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.6 no.5
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• pp.277-279
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• 1985

Orbital interactions of the types, ${\sigma}-{\pi},\;{\sigma}^*-{\pi},\;{\sigma}-{\pi}^*\;and\;{\sigma}^*-{\pi}^*$ are investigated for the rotamers of ${\alpha}$-X-acetones (X = F and Cl) using STO-3G method of calculation. It was found that the interactions are possible only in gauche forms, and the ${\sigma}^*-{\pi}^*$ interactions are in general greater than the $\sigma-\pi$ interactions due to the greater overlap, in spite of the greater energy gap involved; the greater ${\sigma}^*-{\pi}^*$ interaction causes greater lowering of ${\pi}^*$ level relative to the lowering of ${\sigma}$ in the ${\sigma}-{\pi}$ interaction so that both ${\sigma}-{\pi}^*$ and $n-{\pi}^*$ interactions are enhanced in the gauche forms. The extra stability of the gauche form and the red shift in the $n-{\pi}^*$ transition are thus found to be natural corollaries of the greater ${\sigma}^*-{\pi}^*$ interaction in the gauche forms.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2013.04a
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• pp.89-100
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• 2013

생물정보학의 다양한 이론적 내용과 계산적 방법들이 갈수록 전문화 되어짐에 따라 신약 개발, 신 물질 합성, 단백질의 구조 예측 등 다양한 분야에서 필요성이 커져가고 있다. 이 중 molecular docking 기술은 단백질과 특정 분자간의 결합 형태를 분자 모델링 기법을 통해 알아내는 방법이며 신약개발 연구에 큰 영향을 미치고 있다. Molecular docking을 통하여 분자간의 결합 형태를 예측하는 과정에서 Protein-ligand complex의 정확한 에너지 측정을 가능하게 하는 scoring function이 필요하다. 그런데 본 연구에서 사용한 B-Raf kinase protein 은 active site 부분에서 ligand와 receptor 간에 aromatic ring로 인한 ${\pi}-{\pi}$ interaction이 정확한 에너지 계산을 어렵게 한다. 이러한 ${\pi}-{\pi}$ interaction 부분의 에너지를 정확하게 계산하기 위해 양자역학 계산을 실시하였다. Active site 부분에서 ligand와 receptor에서 발생하는 각각 다른 5개의 ${\pi}-{\pi}$ interaction 구조를 준비하여 Gaussian을 통해 양자역학 에너지를 계산하였다. 그리고 이러한 결과 값들이 ligand의 활성 값과 어떤 상관관계를 갖는지 살펴보았다. 그 결과 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 양자역학으로 계산한 값이 그렇지 않은 것보다 더 좋은 상관관계를 보여주었다. 이는 특별한 구조의 영향으로 ligand와 receptor 간의 결합에너지를 정확하게 계산하기 어려운 문제에서 양자역학을 적용할 경우 더욱 좋은 결과값을 얻을 수 있었다. 또한 이러한 데이터가 신 물질 개발이나 신약 개발 등의 다양한 분야에서 계산화학 방법이 신뢰성을 얻는데 도움 될 수 있다고 생각된다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.31 no.2
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• pp.133-142
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• 1987

Stereoselectivities of (4+2) cycloaddition reactions of cyclopentadiene with the methyl-substituted allenic acids and esters were investigated by application of $\pi$-nonbonded interaction ($\pi$-NBI) theory. 2-FMO method has been found to be adequate for determination of endo selectivities of diene(LUMO)-dienophile (LUMO) interaction in the thermal reactions and diene (HOMO)-dienophile (LUMO) interaction in the Lewis acid catalyzed reactions. $\pi$-isoconjugate diene structure was formed by through-bond interaction of allene moiety with methyl group in the cumulated diene system; the methyl substituent acts as a conjugative chain and causes inter-level narrowing effect of the FMO's. In dienophiles which do not form $\pi$-isoconjugate diene system, methyl group acts merely as an electron donating group. In thermal reactions, the stereoselectivities are controlled by $\pi$-nonbonded secondary orbital interaction ($\pi$-NSOI) of methyl substituent, which behaves similarly as an ethylene molecule.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.32 no.12
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• pp.4195-4198
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• 2011

Intramolecular ${\pi}-{\pi}$ and ${\sigma}-{\pi}$ interactions are omnipresent for numerous energetic and structural phenomena in nature, and the exact description of these nonbonding interactions plays an important role in the accurate prediction of the three-dimensional structures for numerous interesting molecular systems such as protein folding and polymer shaping. We have selected two prototype molecular systems for benchmarking calculations of intramolecular ${\pi}-{\pi}$ and ${\sigma}-{\pi}$ interactions. Accurately describing conformational energy of such systems requires highly elaborate but very expensive ab initio methods such as coupled cluster singles, doubles, and (triples) (CCSD(T)). Our calculations reveal a double hybrid density functional incorporating dispersion correction (B2PLYP-D) that agrees excellently with the CCSD(T) results, indicating that B2PLYP-D can serve as a practical method of choice.

• Proceedings of the Polymer Society of Korea Conference
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• 2006.10a
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• pp.204-204
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• 2006

The interfacial interaction along with microstructure and some properties of the polyimide(PI)/silica or polyimide/silsesquioxane hybrid nanocomposites will be discussed with reviewing recent publications including our own works. Poly(vinyl silsesquioxane) (PVSSQ), aminosilane (APS), and titania can effectively play vital roles to compatibilize the PI/silica hybrid composites by enhancing interfacial interaction or reducing agglomeration of large domains, which helps the formation of nanocomposites for the PI/silica hybrid system.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.34 no.12
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• pp.3591-3596
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• 2013

The enantioselective aza-Morita Baylis Hillman reaction of nitroalkene and N-tosylimine catalyzed by thiourea-tertiary amine has been investigated using density functional theory. Enantioselectivity is dominated by the cooperative effect of non-covalent and weak covalent interactions imposed by different units of catalyst. As Lewis base, the tertiary amine unit activates nitroalkene via weak covalent bond. The weak covalent interaction orients the reaction in a major path with smaller variations of this bond. The aromatic ring unit activates N-tosylimine via ${\pi}-{\pi}$ stacking. The non-covalent interaction selects the major path with smaller changes of the efficient packing areas. Thiourea unit donates more compact H-bonded network for species of the major path. The calculated ee value in xylene solution phase (97.6%) is much higher than that in N,N-Dimethylformamide (27.2%). Our conclusion is also supported by NBO analysis.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.4 no.4
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• pp.157-161
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• 1983

Ab initio calculations were performed on systems containing various basic ${\pi}$ fragments and glycines to generalize the ${\pi}$-nonbonded interaction (${\pi}$-NBI) method of determining relative conformational and configurational stability of organic molecules. It was found that the relative stability of conformational isomers can be determined in general by the simple application of the ${\pi}$-NBI method, but the method is not applicable to the geometrical isomerism in which stronger structural factors are involved. The ${\pi}$-NBI effect of a crowded ${\pi}$-structure ($n{\pi}/m$) is maximum for the system in which n is equal to m. In crowded structures containing heteroatoms, ${P^{\pi}}_{ij}$ values of 4N+1 system may become negative, but this sign reversal does not invalidate the predictions based on the ${\pi}$-NBI method.