含硫氨基酸的太赫兹光谱

利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术研究室温条件下多晶含硫氨基酸L-蛋氨酸(Met)和L-半胱氨酸(Cys)的光谱特性, 得到相应的吸收谱和折射率谱, 表明含硫氨基酸在THz波段具有区别于其它氨基酸的显著特征. 在实验测量的有效光谱范围0.2～2.8 THz内, L-蛋氨酸的THz吸收峰分别位于1.06, 1.88和2.70 THz; L-半胱氨酸的吸收峰分别位于1.40, 1.70, 2.33和2.61 THz, 两种氨基酸的平均折射率均为1.44. 利用GAUSSIAN 03软件包中的Hartree-Fock理论计算了蛋氨酸双分子的低频振动谱, 表明了与蛋氨酸各吸收峰对应的分子微观振动模式, 并对实验光谱进行了解析讨论.     

乐果分子的太赫兹时域光谱研究

研究了有机磷农药乐果在0.2~2.5 THz波段的光谱特性。应用密度泛函理论的Becke-3-Lee-Yang-Parr(B3LYP)方法计算了乐果分子在THz波段的振动吸收谱,同时利用THz时域光谱系统(THz-TDS)测得了乐果在此波段的吸收谱和折射率谱。根据理论计算结果,借助于Gaussian View软件对乐果的THz吸收谱进行了指认,并给出了与光谱特征吸收对应的分子振动构象。研究表明:乐果分子在THz波段存在吸收峰,理论计算与实验结果符合较好,且乐果分子在THz波段的吸收是由分子内和分子间振动共同引起。本研究证明了将THz-TDS技术用于乐果分子探测和识别的可行性,为THz时域光谱技术在其它农药分子识别和残留检测中的应用提供了有益的借鉴。     

β-丙氨酸的THz时域光谱研究

运用THz时域光谱测试技术(THz-TDS)与理论模拟相结合的方法, 研究了β-丙氨酸在THz波段的光谱特性. 在室温氮气环境中, 得到了样品在0.2～2.4 THz波段的吸收谱和折射率谱, 表明其特征吸收峰位于2.11 THz处, 平均折射率为1.96. 同时利用Gaussian 03软件的半经验理论计算了该分子在0.1～10.0 THz的振动吸收谱, 其在0.2～2.4 THz波段的吸收峰与实验相互对应, 且峰位符合较好. 研究了分子低频的振动模式, 并给出了分子的构象参数.     

胆酸和脱氧胆酸分子的远红外与THz吸收光谱研究

胆酸和脱氧胆酸是胆汁酸中的主要成分, 是人体中重要的生物表面活性剂. 两种分子只相差一个羟基, 在远红外和太赫兹波段有不同的吸收光谱. 胆酸分子的太赫兹(THz)吸收光谱有1.26 THz(42 cm-1)和2.02 THz(67 cm-1)两个吸收峰, 脱氧胆酸分子的THz吸收光谱有1.13, 1.26, 1.69和2.17 THz(即38, 42, 56, 72 cm-1)等几个吸收峰. 两个分子的THz吸收光谱都包含有1.26 THz(42 cm-1) 峰, 反映出二者结构的相似性. 它们的远红外光谱都有部分频率相近的谱带, 但对比之下可以观察到峰位位移和相对峰强的改变. 指认了两种物质的某些可能与羧基振动有关的特征吸收峰. 为找出THz光谱隐含的信息, 利用Omnic程序采用二阶导数方法来处理THz光谱数据, 观察到多个子峰, 说明分子结构中可能存在更复杂的氢键状态. 实验结果表明, 远红外和THz吸收光谱是研究生物分子及鉴别生物分子结构的很好方法.     

百菌清晶体太赫兹光谱理论模拟分析

本研究从实验和理论分析两方面探讨了杀菌剂百菌清固体在0.4～3.0 THz的光谱特性。利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)获得了在这一频谱范围内百菌清固体分子的折射率谱和吸收谱。为了更好地对实验吸收谱进行解析,克服单分子模拟缺陷,从晶体分子结构方面分析在0.4～3.0 THz波段百菌清分子结构变化和振动吸收谱,对百菌清THz实验吸收谱进行了指认,并分析了百菌清固体分子特征吸收峰产生机理。研究表明,晶体结构理论模拟弥补了单分子模拟的缺陷,完成了对11处所有实验特征吸收峰的验证。实验谱主要由分子之间Cl—C—C,N—C—C键相互作用和晶胞内分子的集体振动产生。     

萘醌及其衍生物的太赫兹时域光谱研究

用太赫兹(THz)时域光谱技术研究了室温条件下的萘醌及其衍生物1,2-萘醌、1,2-萘醌-4-磺酸钠、甲萘醌、白花丹素、胡桃醌的光谱特征,得到了各自的吸收谱和折射率。结果表明,萘醌及其衍生物在此波段有不同的吸收特征,利用太赫兹时域光谱能够鉴别分子结构存在微小差别的化合物。在对样品的吸收谱进行比较的基础上,讨论了分子结构和分子间晶格振动与THz光谱特征吸收的关系。     

D-、L-和DL-青霉胺的太赫兹时域光谱

利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对D-、L-和DL-青霉胺的研究发现, 三种样品在0.2 THz到1.8 THz波段的吸收光谱存在显著差异, 实验结果表明, THz吸收光谱能够鉴别青霉胺对映异构体, 这一特点将可以用于青霉胺药物的检测. 本文利用纯D-、L-青霉胺的THz吸收光谱, 对D-、L-青霉胺混合样品的THz吸收光谱进行拟合, 证明可以用THz光谱定量分析混合样品中D-、L-青霉胺的相对含量. 这项研究为手性药物分子检测和分析提供了新的实验方法, 也对深入了解手性药物与生物靶分子之间相互作用提供了启示.     

丙氨酸晶体太赫兹振动光谱的实验和理论研究

利用太赫兹时域光谱和低频拉曼光谱仪研究了丙氨酸晶体在0.2-2.6 THz 范围内的太赫兹吸收和拉曼散射光谱. 研究表明: 在该低频范围有四个振动模式, 其中两个只具有拉曼活性, 其余两个同时具有红外和拉曼活性. 基于B3LYP杂化密度泛函的自洽场晶体轨道法对丙氨酸周期性结构进行了理论研究和光谱计算. 通过比较实验和理论结果, 指认了实验光谱特征峰所属的不可约表示. 通过理论计算得到的图形, 得出在此低频范围的振动模式主要包含分子间氢键的扭转和摇摆运动.     

β-环糊精对芳香族氨基酸的包合作用研究

研究了β-环糊精与芳香族氨基酸的超分子包合作用,考察了β-环糊精用量、温度、pH值等因素对包合作用的影响.紫外光谱和荧光光谱测定结果表明,β-环糊精与氨基酸形成了包合物,并从主-客体间的尺寸关系、包合驱动力、分子识别等方面讨论了β-环糊精与氨基酸的分子识别机制.     

紫细菌光合反应中心电子激发态的理论研究

运用ZINDO和INDO/S两种量子化学理论方法, 对紫细菌(Rhodopseudomonas (Rps.) viridis) 光合反应中心色素分子簇的电子激发态进行了理论研究. 通过理论计算的电子激发态光谱与实验吸收光谱, Circular Dichroism光谱的比较, 对实验光谱重新进行了较为合理的归属. 考察了色素分子间相互作用、色素分子与蛋白质中氨基酸残基相互作用对激发态光谱的影响. 研究结果表明: Rps. viridis光合反应中心色素分子簇间的相互作用以及氨基酸残基与色素分子的作用, 对激发态光谱的性质具有一定的影响; 不考虑色素分子间相互作用以及色素分子与周围氨基酸残基的作用, 只基于单个色素分子(或其模型分子)理论计算进行光谱归属是不合理的.     

太赫兹时域光谱技术在化学和生物学研究中的应用

太赫兹时域光谱(Terahertz Time Domain Spectroscopy,THz-TDS)技术作为一种新的研究手段在凝聚态、气体以及生物分子研究中有着重要的作用。它利用物质在THz波段的不同特征吸收来研究物质的结构、组成及其相互作用等。本文主要介绍了THz-TDS技术在化学及生物学领域中的应用进展以及目前存在的问题,对其前景进行了展望。     

两种联苯酚类化合物的太赫兹时域光谱研究

利用太赫兹时域光谱技术获得了295 K时2,2′-二羟基联苯(2,2′-biphenol, 2BP)和4,4′-二羟基联苯(4,4′-biphenol, 4BP)在0.1~1.6 THz波段的光谱. 实验结果显示, 两种同分异构体在太赫兹频率范围内的吸收谱有显著的差异. 结合量子化学计算, 2BP中的两个羟基间能够形成分子内氢键, 在1.45 THz的运动模式初步判断为包含氢键在内的两个苯环的低频摆动.     

超分子体系中的分子识别研究(一)——有机硒修饰β-环糊精的合成及其与L-和D-色氨酸的包结配位作用

我们曾报道了天然环糊精及一些化学修饰环糊精对氨基酸生物小分子的识别研究 [1～ 3] ,结果表明 ,多种弱相互作用协同贡献于环糊精 -氨基酸超分子配合物的形成 ,修饰环糊精取代基的形状及尺寸影响对氨基酸的分子识别和手性识别能力 .本文通过亲核取代反应将芳香有机硒基团引入到β-环糊精的 2 -位 (化学结构如下式 ) ,荧光光谱滴定法研究结果表明 ,疏水性取代基的引入扩展了环糊精的分子键合能力 ,但手性识别能力降低 .1　实验部分1 .1　仪器及试剂　荧光光谱采用 JASCO FP- 750荧光光谱仪 ,普通 1 0 mm× 1 0 mm× 40 mm石英样品池 ,在 …     

固态多环芳烃化合物的THz时域光谱研究

利用太赫兹时域光谱技术室温下对芳烃化合物萘、联苯、葸、α-萘酚和β-萘酚在3-73cm^-1(0．1．2．2THz)频谱范围内进行了光谱测量。结果表明，多环芳烃化合物在此波段有不同的吸收特征。不能形成氢键的萘、联苯和蒽在67cm^-1(2．0THz)附近均有一吸收峰，这可能是由于分子之间的振动即晶格振动所引起的；而能够形成氢键的口一萘酚和卢．萘酚，其吸收峰可归结于分子间氢键的相互作用所引起的集体振动模式。1Hz时域光谱不仅能够鉴别分子结构存在微小差别的化合物而且还能鉴别同分异构体。     

甲基苯丙胺与血清白蛋白相互作用的光谱表征

采用荧光光谱和分子对接模拟研究了甲基苯丙胺与牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用,发现甲基苯丙胺对BSA的荧光有明显的猝灭作用.采用分子对接的方法模拟了甲基苯丙胺与BSA的分子动力学过程.结果显示,甲基苯丙胺可能与BSA中具有内源荧光特性的色氨酸和苯丙氨酸通过静电引力发生相互作用.利用荧光光谱进一步研究了甲基苯丙胺与氨基酸的相互作用.发现甲基苯丙胺对两种氨基酸的荧光都产生了明显的猝灭作用.研究结果表明,由于静电引力的作用,甲基苯丙胺与BSA发生了结合,结合位点是BSA中的色氨酸和苯丙氨酸.     

氨基酸在薄层原位的傅里叶变换表面增强拉曼光谱

应用表面增强技术将薄层色谱与红外傅里叶变换拉曼光谱联用，在薄层色谱原位获得两种氨基酸光谱。研究表明，在薄层原位微量样品的ＮＩＲ－ＦＴ－ＳＥＲＳ光谱与纯固体样品ＦＴ－Ｒａｍａｎ光谱的主要特征谱带频率基本一致，在银微粒作用下，色氨酸分子中吲哚环环伸缩振动获最大增强，组氨酸分子中Ｃ＝Ｎ双键的伸缩振动是明显增强，对８μｇ样品就能在薄层色谱原位较可靠地反映了分子的结构信息。     

蒽醌及其衍生物的THz时域光谱研究

利用太赫兹(terahertz,THz)时域光谱技术室温下进行了蒽醌及其衍生物2_甲基蒽醌、蒽醌_2_磺酸钠、蒽醌_2,6_二磺酸钠、蒽醌_2,7_二磺酸钠在10～55cm-1(0.3～1.65THz)频谱范围内的光谱测量。结果表明,蒽醌及其衍生物在此波段有不同的吸收特征,它们的吸收可能是由于晶格振动引起的。THz时域光谱不仅能够鉴别分子结构存在微小差别的化合物而且还能鉴别同分异构体。     

傅立叶变换红外光谱对灰指甲组织结构的研究

对健康指甲和灰指甲的红外光谱特征吸收峰进行了指认,并对其相应官能团的吸收峰进行了对比分析.结果表明,灰指甲增厚、变脆的原因系α-角蛋白螺旋结构遭到破坏,肽链伸展并发生断裂,形成了不同化学环境的氨基酸,同时蛋白质分子的有序排列也发生了改变.     

水溶性手性Salen Mn(Ⅲ)的光谱性质及其对氨基酸客体的分子识别研究

合成并表征了手性配体Salen H₂及其锰配合物.详细讨论了配体及配合物的红外光谱、电子吸收光谱和圆二色光谱性质.研究结果表明,Salen Mn(Ⅲ)配合物在水溶液中为Δ构型,进一步证明了配合物中双偶氮螯环结构的确具有很高的刚性.用紫外-可见光谱滴定方法测定了锰配合物与氨基酸分子识别过程的缔合常数,实验结果表明:主体Salen Mn(Ⅲ)对每一对氨基酸对映异构体的识别能力均表现为对D-型的识别能力比对L-型大,对具有相同对映构型的不同氨基酸客体的识别能力按Phe, Val和Thr顺序依次递减.圆二色光谱(CD)考察结果与热力学研究结果一致.此外,采用分子力学方法考察了主客体体系的最低能量构象,并对该构象进行了量子化学计算,从理论上对实验事实作了进一步解释.     

丙氨酸二肽分子二级结构与振动光谱特性

利用从头算方法探索蛋白质模型分子——丙氨酸二肽的二级结构布居特性以及体系势能变化. 引入对分子结构敏感的振动探针(酰胺振动吸收带), 借助其光谱表象, 寻求振动光谱参数与分子结构之间的联系. 研究结果表明: 丙氨酸二肽分子处于C_7eq构型(Φ/Ψ=-80°/80°)时具有最低能量值, 且分子易形成β折叠、PP_II、C₅及C₇等能量较低的稳定构型. 通过简正模式分析, 得到分子3N-6 个振动模式的吸收光谱, 并通过势能分布分析方法对分子骨架上酰胺振动吸收带的特征振动模式进行了指认. 重点考察分子骨架上酰胺-I带振动光谱参数与分子构型变化之间的相关性, 建立振动光谱参数与蛋白质二级结构之间的联系, 为在化学键水平上研究蛋白质的结构及其发挥作用的机制提供科学依据.