Multi-scale simulaties van dynamiek van chemische reacties

De bewegingen van de chemische omgeving, zoals oplosmiddelen en eiwitten, zijn nauw verbonden met de kinetiek en dynamiek van reacties. De omgeving kan reactiepaden verstoren door de vrije energie van activering en reactie te wijzigen, of een dynamische rol spelen door de bewegingen van reagerende verbindingen te beïnvloeden tijdens barrière-kruising en energie-uitwisselingsprocessen. Theoretische berekeningen en simulaties van moleculaire dynamica hebben het mogelijk gemaakt om een directe evaluatie te krijgen van het effect van de chemische omgeving. Desalniettemin is het, vanwege de geavanceerde interactiepatronen en bewegingen op verschillende tijdschalen, vaak een uitdagende taak in de computationele chemie om een duidelijk beeld te krijgen van hoe de omgeving is gekoppeld aan de voortgang van de reactie, en hoe ze de dynamiek van de kernen dempen.Het hoofddoel van deze thesis is het effect van chemische omgevingen (inclusief oplosmiddelen en eiwitten) op reacties te begrijpen door efficiënte reactieve krachtvelden te ontwikkelen en deze te gebruiken in moleculaire dynamica simulaties. Dit proefschrift heeft drie klassen van chemische verschijnselen onderzocht: (i) energierelaxatie van deuteriumfluoride in gedeutereerd acetonitril en dichloormethaan (hoofdstukken 3 en 4), (ii) dynamica van de Diels-Alder-reactie in organische oplossing (hoofdstuk 5) en (iii) mutatie-effecten op de Co-C bindingssplitsingsstap in adenosylcobalamine-afhankelijke glutamaatmutase (Hoofdstuk 6).