Solvatation de systèmes d'intérêt pharmaceutique: apports de la théorie de la fonctionnelle de la densité moléculaire

par Cédric Gageat

Projet de thèse en Chimie Physique

Sous la direction de Daniel Borgis et de Maximilien Levesque.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre , en partenariat avec PROCESSUS D'ACTIVATION SELECTIVE PAR TRANSFERT D'ENERGIE UNI-ELECTRONIQUE OU RADIATIF (laboratoire) et de École normale supérieure (Paris ; 1985-....) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2014 .


  • Résumé

    Les processus se déroulant à l'état liquide, comme les réaction chimique, par exemple, se déroulent dans un océan de solvant. Ils sont légions, certains disent qu'ils n'oublient pas, mais pouvons nous prédire leurs effets en solution? (i) Approximativement oui, en utilisant des méthodes approximatives reliées à une description macroscopique du solvant. Ces méthodes sont rapides (quelques secondes de calculs) mais ne sont pas capable des capturer la nature moléculaire ou les effets physique du solvant tels que les effets dus à l'orientation du solvant ou aux liaisons hydrogènes par exemple. (ii) Oui, précisément en utilisant des techniques de simulations explicites comme la dynamique moléculaire. Mais elles ont au moins 3 ou 4 ordre de grandeurs de plus en lenteur. Des centaines, voir des milliers d'heures de temps de calcul sont généralement nécessaires. (iii) Nous allons présenter la théorie de la fonctionnelle de la densité et son code associé, MDFT. Nous allons montrer comment l'état de l'art de la théorie des liquides et les algorithmes haute performances, peuvent capturer les effets de solvatation à l'échelle moléculaire, avec un coût de calcul similaire aux méthodes approximatives.

  • Titre traduit

    Solvation of system of pharmaceutical interest: The Molecular density functional theory way.


  • Résumé

    Processes taking place in the liquid state, for instance chemical reactions, happen in a sea of solvent molecules. They are legion, and some say they don't forget, but can we predict their effect in solution? (i) Roughly yes, using rough methods that rely on a macroscopic description of the solvent. They are fast (say few cpu-seconds) but are not able to capture the physical, molecular nature of solvation. No packing, no orientation effects, no hydrogen-bonding, among others. (ii) Yes, accurately, using explicit simulations like molecular dynamics. But these are at least 3 to 4 orders of magnitude slower. Hundreds or thousands of cpu-hours are often necessary. (iii) We will present the molecular density functional theory and its associated code, MDFT. We will show how state-of-the-art liquid state theory and high performance algorithms can capture solvation effects at their inherent molecular scale, for the cost of rough methods.