به گزارش روابط عمومی دانشگاه شاهد، پژوهشگران مرکز تحقیقات گیاهان دارویی این دانشگاه با بهره‌گیری از روش‌های شیمی کوانتومی، گامی در جهت توسعه روش‌های محاسباتی برای شناخت سازوکار واکنش‌های شیمیایی، تحلیل پایداری رادیکال‌ها و پیش‌بینی رفتار مولکولی ترکیبات طبیعی برداشته‌اند؛ رویکردی که می‌تواند مسیر تحقیقات آینده در شناسایی و بررسی ترکیبات زیست‌فعال گیاهان دارویی را هدفمندتر سازد.

دکتر مسعود فعال، دکتر علی مهرآفرین، دکتر حسنعلی نقدی‌بادی و دکتر صادق اسدی، اعضای هیئت علمی مرکز تحقیقات گیاهان دارویی دانشگاه شاهد، در این پژوهش با استفاده از نظریه تابعی چگالی (DFT)، رفتار شیمیایی دو ترکیب مهم گیاهان دارویی، یعنی تیمول و کارواکرول را در سطح کوانتومی بررسی کردند.

دستاورد مهم این پژوهش، فراهم‌کردن امکان بررسی محاسباتی فرایندهایی است که در مقیاس مولکولی و در سطح رفتار الکترون‌ها رخ می‌دهند. پژوهشگران با تحلیل پتانسیل الکترواستاتیکی مولکولی (MEP)، اوربیتال‌های پیوندی طبیعی (NBO) و چگالی اسپینی، به بررسی تغییرات توزیع بار الکتریکی، برهم‌کنش‌های دهنده ـ پذیرنده الکترون و نحوه توزیع الکترون‌های جفت‌نشده پرداختند. نتایج نشان داد که تغییرات ساختاری و توتومری می‌توانند آرایش الکترونی مولکول‌ها را تحت تأثیر قرار دهند و غیرموضعی‌شدن الکترون‌ها در ساختار آروماتیک، در تحلیل رفتار شیمیایی این ترکیبات اهمیت دارد.

همچنین بررسی رادیکال‌های فنوکسی و مقایسه تیمول و کارواکرول، تفاوت‌هایی را در میزان غیرموضعی‌شدن الکترونی این دو ترکیب آشکار کرد. این یافته نشان می‌دهد که حتی تفاوت‌های ساختاری محدود میان مولکول‌های مشابه نیز می‌تواند با تفاوت در ویژگی‌های الکترونی آن‌ها همراه باشد.

از جمله جنبه‌های کاربردی این دستاورد، امکان استفاده از محاسبات کوانتومی برای اولویت‌بندی مسیرهای واکنشی، مقایسه رفتار ترکیبات طبیعی و هدایت آزمایش‌های آینده است. این رویکرد می‌تواند پیش از صرف زمان و هزینه برای بررسی‌های گسترده آزمایشگاهی، اطلاعات نظری ارزشمندی درباره موانع انرژی، ویژگی‌های الکترونی و عوامل مؤثر بر رفتار شیمیایی مولکول‌ها فراهم آورد. در چشم‌انداز توسعه پژوهش‌های گیاهان دارویی نیز تلفیق این روش‌ها با داده‌های تجربی می‌تواند به طراحی مطالعات دقیق‌تر درباره دگرگونی‌های شیمیایی متابولیت‌ها و انتخاب هدفمندتر ترکیبات برای بررسی‌های بعدی کمک کند.

این پژوهش با عنوان Electronic structure, NBO, and radical stability analyses of thymol and carvacrol along metabolic transformation pathways: a DFT study در نشریه بین‌المللی Scientific Reports از مجموعه انتشارات Nature Portfolio منتشر شده است. این نشریه در رده‌بندی علمی Q1 قرار دارد و ضریب تأثیر آن حدود ۵ گزارش شده است.