致癌性胺离子反应过程中电荷和化学位移的计算

应用原子-键电负性均衡方法中的σπ模型(ABEEMσπ)计算了由致癌性胺离子所参与的反应过程中的电荷分布,所计算出的电荷分布可以和从头算很好的相关联,并且所需要的时间也大大的缩短;同时应用从头计算程序计算致癌性胺离子反应过程中的NMR化学位移.结果表明,在反应过程中电荷的变化和NMR化学位移的变化有很好的对应关系.     

ABEEMσπ和OPLS-AA力场对蛋白质GA88/GB88的分子动力学模拟

将原子与键电负性均衡方法融入分子力学方法,即利用ABEEMσπ浮动电荷力场与ABEEM-7P水模型相结合的方法及OPLS-AA固定电荷力场方法,对GA88和GB88蛋白进行了水溶液(温度295 K)和真空中的分子动力学模拟.比较两种方法得到的两个蛋白质的结构与实验结构的均方根偏差,分析了两种方法得到的两个蛋白质的回旋半径、氢键分布、径向分布及电荷分布情况.结果表明,ABEEMσπ和OPLS-AA力场均能正确模拟蛋白质结构,得到的各项偏差值接近,但从各偏差的波动大小可见,ABEEMσπ力场的模拟更稳定;回旋半径模拟很好地体现了蛋白质的"电致紧缩"现象;氢键分布、径向分布及电荷分布表明,与OPLS-AA固定电荷力场相比,ABEEMσπ浮动电荷力场能更好地体现蛋白质和周围水分子的极化效应.     

碱基与氮甲基乙酰胺相互作用的从头算和ABEEMσπ研究

选取氮甲基乙酰胺(N-Methylacetamide,NMA)和DNA碱基为研究对象,应用ABEEMσπ/MM方法研究了NMA与碱基之间形成的二聚体的几何构型、电荷分布及结合能等性质,并进行了相应的从头算(abinitio)MP2水平研究,在B3LYP/6-311 ++G(d,p)水平下对结构进行了优化.将2种方法的研究结果进行比较发现,所获得的构型、电荷及结合能之间具有很好的一致性,NMA与DNA碱基相互作用的强度大小依次为:鸟嘌呤＞胸腺嘧啶＞胞嘧啶＞腺嘌呤,且证明了ABEEMσπ/MM模型的参数具有很好的可转移性.     

从头算和ABEEMσπ/MM对(CH_3OH)_n(n=3～12)和[Na(CH_3OH)_n]~+(n=3～6)体系的研究

采用从头算方法(ab initio)和原子-键电负性均衡浮动电荷分子力场方法(ABEEMσπ/MM),对甲醇团簇(CH_3OH)n(n=3~12)和[Na(CH_3OH)_n]~+(n=3~6)体系的结构、电荷分布和结合能进行研究.依据从头算结果构建上述体系的ABEEMσπ/MM浮动电荷势能函数,并确定相关参数.结果表明,ABEEMσπ/MM所获得的结构和结合能等均优于OPLS/AA力场,并与从头算结果相符,其中键长的平均绝对偏差(AAD)小于0.004 nm,键长、键角和结合能的相对均方根偏差(RRMSD)分别小于3.8%,1.7%和6.8%;电荷分布与从头算结果的线性相关系数均大于0.99.     

水合氢离子团簇从头算和ABEEM/MM的理论研究

应用高水平的从头计算方法和ABEEM/MM模型, 研究了水合氢离子团簇H3O＋(H2O)n (n＝1～6), 优化得到了低能构象, 探讨了其结合能和稳定性, 显示出H3O＋(H2O)3局域结构的优势存在．对H3O＋(H2O)6VIa团簇的ABEEM电荷分布进行分析, 表明第一水合层水分子与水合氢离子之间的氢键相互作用要明显强于与第二水层水分子的氢键相互作用. 研究结果表明, ABEEM/MM方法计算的结果和从头算得到的结果存在很好的一致性.     

计算受体和配体结合自由能的新方法

利用ABEEMσπ浮动电荷力场与连续介质模型相结合的方法,计算了受体和配体的结合自由能.将结合自由能分解为真空中的力场作用项、溶剂化能量以及熵效应.由于ABEEMσπ/MM方法充分考虑了外界环境发生变化引起的体系中各个位点之间的电荷极化,因而极大地提高了结合自由能的计算精度.利用该方法计算的2个复合物的结合自由能与实验值的偏差均小于0.5kJ/mol.     

鸟嘌呤四链体中Na~+的移动

Na+-G-四链体复合物是一个明显的极化体系,其形成或解离过程中,Na+的移动路线目前还不十分明确.σπ水平的原子-键电负性均衡方法融合进分子力学(ABEEMσπ/MM)模型除原子位点外,还明确地定义了孤对电子、σ键和π键的位置,并且各位点电荷随分子环境改变而浮动,因此能更好地反映该体系的极化现象.本文应用ABEEMσπ/MM方法研究了Na+-G-四平面复合物的性质,包括它的几何构型、电荷分布和结合能等,并在MP2/6-31G(d,p)水平上做了相应的从头算,两种结果十分吻合.Na+的存在改变了G-tetrad的氢键方式.通过比较Na+各条移动路线中体系的结合能,预测G-四链体中三个Na+最有可能沿α方向依次移出.以上研究为进一步应用ABEEMσπ/MM模型进行G-四链体中离子交换通道的动力学模拟打下坚实的基础.     

鸟嘌呤四链体中K+移动路径的预测

结合鸟嘌呤四链体(G4)的结构特点,取G4中的一个K+与一片g-tetrad(g-tetrad-K+)为研究对象,和一个K+与两片g-tetrad(1,2-g-tetrads-K+和2,3-g-tetrads-K+)为研究对象.为g-tetrad-K+,1,2-g-tetrads-K+和2,3-g-tetrads-K+三体系中的K+设计了几种移动路径,来探讨G4中K+与g-tetrad的作用.首先分别应用从头计算MP2/6-31G(d,p)和ABEEMσπ/MM(σπ水平的原子键电负性均衡原理融入到分子力学)方法,对g-tetrad-K+中K+移动过程中体系的结构和能量变化进行了详细研究.结果表明ABEEMσπ/MM方法能够准确地描述g-tetrad-K+体系的结构、结合能等性质.为了更接近实际体系,进而用ABEEMσπ/MM方法预测了更大的体系:一个K+和两片g-tetrad.由于体系较大,MP2方法无法计算其结合能.ABEEMσπ/MM方法对g-tetrad-K+,1,2-g-tetrads-K+和2,3-g-tetrads-K+体系中K+移动而产生的结合能变化表明:如果吸收足够的能量,G4中K+最容易沿α方向移出.     

应用从头计算和ABEEMσπ极化力场方法对ML_n(M=Na~+/K~+;L=NMA,H_2O;n=1～6)的研究

本文使用从头计算MP2/6-311++G(2d,2p)//B3LYP/6-31+G(d,p)和ABEEM??极化力场(ABEEM??/MM)方法,对MLn(M=Na+/K+;L=N-methlylacetamide,H2O;n=1~6)体系的结构、结合能和电荷分布进行系统研究.研究结果表明,ABEEM??/MM所获得的各种物理量与从头算结果符合很好,其中键长的平均绝对偏差(AAD)接近0.03?,键角的AAD小于0.69°,结合能的AAD小于5%,ABEEM??的电荷分布与从头算的电荷分布的线性相关系数均在0.97以上.     

应用ABEEMσπ/MM模型对重组人纤溶酶原Kringle 1结构域与配体分子的对接计算

应用原子-键电负性均衡方法的浮动电荷分子力场(ABEEMσπ/MM),对重组人纤溶酶原Kringle1结构域(K1Pg)与配体ε-Aminocaproic acid(EACA),trans-4-(Aminomethyl)cyclohexane-1-carboxylic acid(AMCHA),L-Lysine(Lys),7-Aminoheptanoic acid(7-AHA)和Benzylamine进行了半柔性对接计算.用ABEEMσπ/MM模型优化得到的复合物K1Pg/EACA和K1Pg/AMCHA的结构很接近实验晶体结构.此外通过对5种配体与K1Pg结合能的计算,得出5种配体与K1Pg结合能的大小顺序为AMCHAEACA7-AHALysBenzy-lamine,与实验中测得5种配体与K1pg的平衡结合常数K值大小顺序相一致.     

Fukui函数和局域软度应用于亲电加成反应的区位选择性的研究（英文）

Fukui函数、局域软度、广义Fukui函数以及广义软度通常被称为反应描述符。使用它们研究和探讨了HCl与不对称烯烃以及溴苯硒与不对称苯乙烯的亲电加成反应的区位选择性。在MP2/6-311++G(d,p)理论水平下,采用有限差分方法计算这些反应描述符,同时也使用ABEEMσπ方法进行了计算。ABEEMσπ模型下的局域软度和广义局域软度,分别结合局域硬-软酸碱(HSAB)原理,得出亲电试剂氯化氢与溴苯硒,更容易进攻不对称乙烯和苯乙烯中的马氏碳原子,符合马氏规则。而有限差分方法不能完全地解释该系列反应的区位选择性。此外,主要产物所对应的马氏碳原子的广义局域软度值,就能够预测出此类反应的活性序列,所得结果与速率常数有很好的关联。     

协同碱金属和碱土金属卤化物催化CO_2和环氧化合物环加成反应的助催化剂研究进展

CO_2和环氧化合物环加成为环状碳酸酯是化学固定CO_2的有效途径之一。碱金属和碱土金属卤化物因低毒、成分简单、易处理、廉价易得且稳定而成为催化该反应的常用催化剂,但是其单独使用,催化活性低。为提高其催化活性,氢键供给体类、路易斯酸类、配体类和含HBD的配位类等助催化剂相继被开发。本文对该研究领域的进展情况进行了综述,探讨了助催化剂开发过程中面临的问题和挑战,以期促进碱金属和碱土金属卤化物在该反应工业化过程中的开发和应用。     

碱基与氮甲基乙酰胺相互作用的从头算和ABEEMσπ研究

选取氮甲基乙酰胺(N-Methylacetamide,NMA)和DNA碱基为研究对象,应用ABEEMσπ/MM方法研究了NMA与碱基之间形成的二聚体的几何构型、电荷分布及结合能等性质,并进行了相应的从头算(abinitio)MP2水平研究,在B3LYP/6-311 ++G(d,p)水平下对结构进行了优化.将2种方法的研...     

应用ABEEMσπ/MM方法计算一些有机分子的总能量

应用ABEEMσπ/MM方法计算烷烃Cn H2n+2(n=1~14)的总能量,以从头算(MP2/6-311+G(d,p))的结果为依据,拟合了不同类型原子的价态能量参数.通过这些参数又计算了环烷烃Cn H2n(n=6~12)、烯烃Cn H2n(n=2~8)和一元醇Cn H2n+1OH(n=1~8)体系的总能量,将结果与从头算(MP2/6-311+G(d,p))方法相比,绝对偏差均小于27.878 9kJ/mol,相对偏差均小于3.874 4×10-5,环烷烃、烯烃、醇的均方根偏差分别为5.581 1,10.255 6,7.921 9kJ/mol;相对均方根偏差分别为0.327 3,0.910 9,0.565 0,线性相关系数全部达到1.000 0.由此可见,ABEEMσπ/MM方法计算的分子能量与从头算(MP2/6-311++G(d,p))相比具有很好的一致性,验证了我们所拟合的参数的合理性和可转移性,而且计算速度很快.     

应用从头计算和ABEEM方法研究一种特殊的亚胺加成物

利用从头计算方法计算了鸟苷与联苯酰基胺离子反应生成C8加成物的NMR化学位移, 结果与实验所测到的NMR化学位移符合得很好, 并且根据原子-键电负性均衡方法中的σπ模型(ABEEM σπ)计算所得到的电荷与NMR化学位移也有很好的对应关系; 但采用相同的方法计算腺苷与联苯酰基胺离子反应生成的亚胺加成物时, 得到的NMR化学位移与实验值在个别关键的碳原子处有很大差别. 根据研究得到的结果推测, 实验上得到的构型不仅仅是亚胺加成物, 而可能是一种含有亚胺和氮杂形式加成物的混合物.     

Diels-Alder反应中的次级轨道效应

利用概念密度泛函理论下的局域软度和广义局域软度,结合局域硬软酸碱(HSAB)原理,研究环戊二烯与CH2=CHCOCnH2n+1之间的Diels-Alder反应的立体选择性,其中活性因子均是由ABEEMσπ模型获得.与以往不同的是,除了将主要参与反应的4个原子作为反应中心之外,还将产生次级轨道效应(SOI)的2个原子也作为参与反应的一部分.得到的结果表明,所有反应的立体选择性均与实验结果取得了很好的一致性,由此提出了一种定量快速处理包含次级轨道效应的Diels-Alder反应的立体选择性的方法.     

ABEEM/MM浮动电荷力场应用于血红素结构的研究

运用拟合的参数, 应用ABEEM/MM浮动电荷力场对血红素分子结构进行了模拟. 结果表明, 该力场与CHARMM力场相比, 能更好地模拟晶体结构. 计算的ruffing构象能与B3LYP/6-31G*计算结果的线性相关系数在0.98以上, 同时表明血红素分子中twist-angle对ruffing构象具有明显影响. ABEEM/MM力场计算的细胞色素c552中血红素分子的电荷分布与CHARMM固定电荷力场的比较, 更准确地反映了血红素分子的电荷分布以及极化现象.     

分子ABEEM电荷分布的图形表示

利用Matlab软件编写程序, 将基于密度泛函理论和电负性均衡原理发展的原子-键电负性均衡方法σ-π模型(ABEEM σ-π)计算的电荷分布, 特别是键电荷和孤对电子的电荷分布, 用图形表现出来, 对分子的电荷分布给出直观形象的认识, 并以腺嘌呤、腺嘌呤脱氧核苷酸以及丙烯与氯化氢的马氏亲电加成反应为例, 进行应用说明.     

ABEEM-σπ模型预测典型不对称烯烃加成反应的机制

根据ABEEM-σπ模型计算的Fukui函数、局域软度、全局硬度和电荷分布等物理量,应用硬软酸碱原理和最大硬度原理,合理地解释了典型不对称烯烃加成反应的机制．     

应用ABEEM/MM力场探究Na~+与氮-甲基乙酰胺及水的相互作用

应用量子化学方法 MP2/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-31+G(d,p)和原子-键电负性均衡浮动电荷分子力场(ABEEM/MM),对[Na(H_2O)n]+(n=3～8),[Na(NMA)n]+(n=3～8)和[Na(NMA)n(H_2O)m]+(n+m=4,6)(NMA=氮-甲基乙酰胺)体系的结构、结合能和电荷分布进行研究.在计算结果的基础上,构建上述体系的ABEEM/MM可极化势能函数,优选并确定相关参数.结果表明,ABEEM/MM的计算结果与量子化学的计算结果相符:Na+与配体间距离的平均绝对偏差(AAD)小于0. 007 nm,相对均方根偏差(RRMSD)小于3. 5%,夹角的AAD小于2. 4°,RRMSD小于2. 0%,结合能的AAD小于8. 9 k J/mol,RRMSD小于12. 4%;ABEEM/MM电荷分布与量子力学(QM)电荷分布的线性相关系数在0. 97以上.