1-取代-2-氨基苯并咪唑衍生物的理论计算及QSAR研究

在B3LYP/6-31＋g(d)计算水平下, 通过运用密度泛函理论(DFT)量子化学方法, 对7种1-取代-2-氨基苯并咪唑衍生物的电子结构特征进行了研究, 获得了它们的电离能、亲合能、化学硬度、化学软度、化学势、电负性、亲电性、分配系数、折射率、极化率、分子体积和分子表面积等参数. 结果表明, 在2-氨基苯并咪唑衍生物的1位引入取代基团, 对化合物的电荷布居和结构性质都有较大的影响|关联了定量结构-活性关系(QSAR), 7种化合物的半数致死量LD₅₀与极化率等有较好的相关性. 这些结果可为1-取代-2-氨基苯并咪唑衍生物的氧化代谢实验研究和毒性机理揭示等提供重要信息.     

槲皮素抗氧化活性的密度泛函理论研究

采用杂化密度泛函理论(DFT)方法, 预测了黄酮类化合物槲皮素分子的几何结构、电子结构和脱氢解离焓, 分析了这些性质与分子活性位的关系, 探讨了槲皮素分子的抗氧化活性, 即与活性氧自由基•OH, •OOH和 的反应机理. 在B3LYP/6-31＋G(d)水平下, 计算得到的槲皮素分子脱氢自由基的相对稳定性、脱氢解离焓和氢提取过程的活化能都表明, 槲皮素中的4 -羟基活性最高, 最有可能参与自由基的清除. 4 -羟基位的这种反应活性主要来源于相邻羟基之间的弱氢键相互作用. 深入研究槲皮素分子的抗氧化机理, 有助于更合理地设计和合成新的抗氧化剂.     

钯催化2-溴-1,3,5-三甲基苯和异丙基硼酸Suzuki-Miyaura偶联反应中配体对产物选择性调控的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)计算,我们研究了钯催化2-溴-1,3,5-三甲基苯和异丙基硼酸发生Suzuki-Miyaura偶联反应的机理,并考察了催化剂中的膦配体对产物选择性的影响.计算结果表明,反应机理主要包含3个步骤,涉及氧化加成、转金属化和还原消除.与没有碱基和水参与的反应相比,转金属化步骤在K_3PO_4和水的辅助下更容易发生.根据Shaik等提出的能量跨度模型, 5c是反应的决速中间体,还原消除步骤中生成产物的过渡态是反应的决速过渡态,并决定了反应产物的选择性.此偶联反应能够生成3种产物,理论计算表明, product-1是主要产物,product-2和product-3是次要产物,这与实验的数据是一致的.进一步计算表明,采用大配体钯催化剂可以抑制异构化和还原副反应,有利于生成期待的产物product-1.     

甲硅烷基(硅烯)钌配合物中甲硅烷基甲氧基化反应机理的理论研究

采用密度泛函理论(DFT),我们研究了甲硅烷基(硅烯)钌配合物Cp*Ru(CO)(=Si Mes2)Si Me3与甲醇发生反应的机理.整个反应机理包含以下四个步骤:(1)Ru=Si双键和甲醇发生1,2加成反应,随后通过消除Mes2Si(OMe)H生成Cp*Ru(CO)Si Me3;(2)甲硅烷基配体上的甲基以1,2-甲基的迁移方式从硅原子转移到Ru原子上,并与甲醇发生1,2加成反应,生成的甲烷脱离后产生Cp*Ru(CO)Si(OMe)Me2;(3)重复步骤(2)两次,得到甲氧基化的产物Cp*Ru(CO)Si(OMe)3;(4)异腈配位Ru原子后得到最终的产物Cp*Ru(CO)(CNt-Bu)Si(OMe)3.甲醇和Ru=Si双键的1,2加成是整个反应的决速步骤,自由能势垒为35.3 kcal/mol.此外,还研究了甲硅烷基(锗烯)钌配合物与甲醇的反应机理,相比硅烯配合物,锗烯配合物决速步的能垒相对较低,为31.8 kcal/mol.     

杨梅酮的抗氧化活性

采用密度泛函理论(DFT)方法, 研究了杨梅酮的分子结构、电子结构和羟基离解焓, 并探讨了杨梅酮与OOCH₃·自由基发生反应的抗氧化机理. 自由基发生反应的抗氧化机理. 在M06-2X/6-31++G(d,p)的计算水平下, 得到了杨梅酮脱氢后各种自由基的相对能量、羟基离解焓、氢原子提取的活化能垒和速率常数. 计算结果表明杨梅酮的4'-OH位置具有最高的抗氧化活性. 杨梅酮4'-OH位置的高活性, 主要是由于4'位上脱氢后生成的羰基与相邻的羟基之间形成了稳定的氢键. 分子中的原子(AIM)理论分析表明, 这种氢键相互作用能够稳定氢提取过程中产生的自由基. 对杨梅酮抗氧化性机理的理论研究, 可为今后设计合成新型的具有更强活性的抗氧化物提供坚实的理论基础.     

Density Functional Study on the Mechanism of Amadori Rearrangement Reaction

The reaction mechanism of amadori rearrangement in the initial stage of Maillard reaction has been investigated by means of density functional theory calculations in the gaseous phase and aqueous solution.Cyclic ribose and glycine were taken as the model in the amadori rearrangement.Reaction mechanisms have been proposed,and possibility for the formation of different compounds has been evaluated through calculating the relative energy changes for different steps of the reaction by following the total mass balance.The calculations reveal that the amadori rearrangement initialized via the intramolecular rearrangement,transferring one proton from N(3) to O(4) atom.In the next step,the second proton is also transferred from N(3) to O(4) atom,corresponding to the cleavage of C(4)-O(4) bond and the release of one water molecule.Then another proton is transferred from N(3) to C(5) atom via TS3 with the reaction barrier of 58.3 kcal·mol-1 after tunneling the effect correction calculated at the B3LYP/6-31+G(d) level of theory,and this step is rate limiting for the whole catalytic cycle.Ultimately,the product is generated via keto-enolic tautomerization.Present calculation could provide insights into the reaction mechanism of Maillard reaction since experimental evaluation of the role of intermediates in the Maillard reaction is quite complicated.     

量子力学和分子力学组合方法

量子力学和分子力学(QM/MM)组合方法结合了量子力学的精确性和分子力学的高效性,在研究凝聚态中的化学反应及生物大分子的结构和活性等方面发挥着重要作用。本文主要介绍了QM/MM组合方法的基本原理及国内外有关QM/MM组合方法的研究进展。     

1-取代-2-羟氨苯并咪唑衍生物的密度泛函理论计算

1-取代-2-羟氨苯并咪唑类化合物是1-取代-2-氨基苯并咪唑衍生物氧化代谢产生的具有强毒性的不稳定中间体.本文运用密度泛函理论（DFT）量子化学方法,计算得到了8种1-取代-2-羟氨苯并咪唑衍生物的电子结构性质.结果表明,取代基团的引入使咪唑环上C-N键长发生明显改变,N原子上负电荷减少;取代基团的引入对偶极矩、垂直电离势、垂直电子亲合能、化学势、电负性和亲电性等都有较为显著的影响,这些电子结构性质与化合物的毒性息息相关.通过计算得到了吸收光谱数据,取代基团的引入使垂直激发能变大,谐振子强度明显减小,最大吸收波长发生蓝移.量子化学结果为1-取代-2-氨基苯并咪唑衍生物的氧化代谢实验研究和毒性机理揭示提供重要信息.     

季铵盐型阳离子表面活性剂与牛血清白蛋白的相互作用

本文合成并表征了三种不同烷基链长度的季铵盐型阳离子表面活性剂：N-十二烷基-N-（2-羟乙基）-N,N-二甲基溴化铵（DHDAB）、N-十四烷基-N-（2-羟乙基）-N,N-二甲基溴化铵（THDAB）、N-十六烷基-N-（2-羟乙基）-N,N-二甲基溴化铵（CHDAB）。采用荧光光谱法、紫外-可见光谱法、动态光散射法和等温滴定量热法对三种表面活性剂与牛血清白蛋白（BSA）的相互作用进行研究。荧光光谱研究表明,三种表面活性剂主要与BSA分子内的色氨酸残基发生相互作用,导致蛋白质的构象发生变化,且表面活性剂烷基链越长,与BSA的相互作用就越强。BSA荧光猝灭的主要原因是静态猝灭,紫外光谱实验同样验证了静态猝灭的存在。等温滴定量热法结果表明低浓度的表面活性剂与BSA主要发生静电作用和疏水作用而放热。动态光散射结果表明高浓度的表面活性剂会使BSA结构被破坏。本文揭示了表面活性剂与BSA相互作用的机理,为表面活性剂的广泛应用提供了理论基础。