PH2X与五元杂环体系磷键相互作用的理论研究

用MP2/aug-cc-pVDZ方法计算了PH2X(X=H,F,Cl,Br)与五元杂环化合物(吡咯、呋喃、噻吩)的相互作用,经完全均衡校正法校正基组重叠误差.在MP2/aug-cc-pVDZ优化基础上采用Gaussian 03程序包中的NBO程序计算了二级微扰稳定化能(ΔE2),并运用AIM 2000程序对其AIM性质进行了计算.为了进一步加强对该类相互作用的认识,应用约化密度梯度(RDG)填色等值面图和电子密度差图对代表性的体系进行了图形化分析.研究表明:PH3与三个五元杂环化合物形成的是P—H…π氢键相互作用;PH2X(X=F,Cl,Br)与五元杂环化合物形成磷键相互作用,这些磷键体系存在π型和n型两种形式的磷键相互作用,前者形成复合物的稳定性高于后者,并且相互作用大小与磷原子到杂环质心的矢量和P—X方向矢量的夹角密切相关.作为比较,我们对PCl3与这三种杂环化合物之间的相互作用也进行了研究,结果发现,PCl3分子中沿Cl—P键的P端出现了三个正的静电势区域或称作"σ-hole",因此其与杂环化合物形成的是分子间多磷键复合物.AIM拓扑分析表明磷键相互作用的本质属于闭壳层静电相互作用,且电子密度与复合物稳定性呈正相关.RDG图形化分析揭示了磷键相互作用所在的空间位置以及相对强度.DDF分析表明,磷键相互作用的存在使磷原子端基的电子密度减少,而沿着P—X轴以及五元杂环分子的电子密度增加,从而直观地体现了形成复合物后电子密度的重排情况.     

吲唑脲类辣椒素受体通道拮抗剂的定量构效关系

研究了吲唑脲类辣椒素受体(TRPV1)通道拮抗剂的定量构效关系(QSAR).首先,采用1H-吲唑异构形式,对27个TRPV1通道拮抗剂分子进行了HF/6-31G*水平上的结构优化,在优化结构上进行了5类拓扑指数和分子静电势及其导出参数的计算.运用多元线性回归方法对这些化合物的生物活性与其分子结构参数进行了关联.对所有化合物采用另一异构形式重复上述过程,以探讨互变异构对QSAR建模的影响.结果表明:互变异构对QSAR结果具有一定的影响,采用1H-吲唑异构形式得到的模型,在质量上均高于采用2H-吲唑异构体,预示着1H-吲唑异构体更有可能是吲唑脲类分子的活性异构形式;分子表面静电势参数结合GETAWAY参数可以较好地用于描述TRPV1通道拮抗剂分子结构与其活性间的定量关系.     

采用QSPR模型预测手性二芳基甲烷衍生物保留因子与分离因子

对手性化合物的保留因子和分离因子进行定量结构-特征关系(QSPR)研究, 对于预测保留因子和分离因子甚至对映体的洗脱顺序都起着重要作用. 本文选择手性二芳基甲烷衍生物为研究对象, 采用VolSurf程序计算分子结构参数, 并分别在其与保留因子以及分离因子间建立模型, 采用测试集外部检验、留多法交叉验证和Y随机性检验等方法对分离因子模型的鲁棒性进行了评估, 结果令人满意. 对变量进行分析显示, 分子的球形性, 中等能级的亲水区、亲水-亲脂平衡、两亲矩、合适的氢键给体和受体均有利于异构体在手性固定相上的保留; 一对对映体的高能级的亲水区、低能级的疏水区、两亲矩、合适的氢键给体和受体以及阴离子区之间大的差异对对映体在手性固定相上的分离是有利的. 利用这些模型, 可以轻松地预测对映体的保留因子和分离因子, 甚至洗脱顺序.     

结合三维静电势参数研究化合物溶解度与溶剂分子结构间的定量关系

对一系列溶剂分子进行了结构优化和静电势及其导出参数的计算,运用多元线 性回归方法对10种化合物萘、菲、蒽、联苯、苊、六氯苯、苯偶酰、噻吨-9-酮、 二苯砜和敌草隆的溶解性能与溶剂分子的结构参数进行了关联。结果表明：分子表 面最正和最负的静电势V_(s,max)和V_(s,min)、电荷分离度Π以及分子的静电相互 作用趋势量τ这四个三维静电势参数,加上分子的前线轨道能级ε_(HOMO)和ε_ (LUMO)能很好地用于表达这些化合物在不同纯溶剂中的溶解度与溶剂分子结构间的 定量关系。     

化合物膜水分配系数的QSPR研究和分子三维参数表征

利用多元线性回归和偏最小二乘分析方法,研究分子表面静电势参数,VolSurf参数与双十四酰基磷脂酰基胆碱(DMPC)-水分配系数之间的定量结构-性质关系(QSPR),均得到较好的结果.分子表面静电势参数分析表明化合物分子表面上负的静电势越分散,越倾向于分配在水相中;与水分子的作用越强,越有利于分配在水相中.此外,具有较大体积和偶极密度的分子倾向于分配在弱极性相中.VolSurf参数分析表明大体积的分子易于分配在DMPC中;分子表面亲水区域较大的分子则倾向于分配在水相中.两个方程中的重要参数之间有较高的相关性,且与DMPC-水分配系数相关性一致.     

Halogen Bonding： An AIM Analysis of the Weak Interactions

A series of complexes formed between halogen-containing molecules and ammonia have been investigated by means of the atoms in molecules （AIM） approach to gain a deeper insight into halogen bonding. The existence of the halogen bond critical points （XBCP） and the values of the electron density （Pb） and Laplacian of electron density （V2pb） at the XBCP reveal the closed-shell interactions in these complexes. Integrated atomic properties such as charge, energy, polarization moment, volume of the halogen bond donor atoms, and the corresponding changes （△） upon complexation have been calculated. The present calculations have demonstrated that the halogen bond represents different AIM properties as compared to the well-documented hydrogen bond. Both the electron density and the Laplacian of electron density at the XBCP have been shown to correlate well with the interaction energy, which indicates that the topological parameters at the XBCP can be treated as a good measure of the halogen bond strength In addition, an excellent linear relationship between the interatomic distance d（X…N） and the logarithm of Pb has been established.     

基于HPPD靶标酶的分子对接研究

对羟基苯丙酮酸双氧化酶(HPPD)是一类新型化学除草剂的重要靶标酶.首先研究了底物小分子与HPPD的对接模型,分析了不同价态铁离子对对接结果的影响,并最终确定铁离子是以二价的方式与底物发生作用.随后,采用类似方法,对文献报道的一系列环己二酮类HPPD抑制剂进行了对接研究,并得到了对接结合自由能与除草活性之间良好的线性关系,其相关性系数达到0.916.这一结果为设计新的HPPD抑制剂提供一定的理论指导.     

腺嘌呤-5-溴尿嘧啶复合物中的卤键

利用从头算和密度泛函理论研究了腺嘌呤(A)-5-溴尿嘧啶复合物中(T+)中的键合模式. 研究结果表明，T+中的Br原子同时与A分子中的氨基氢和氮原子存在弱的相互作用，在这种结合模式中，Br原子与亲核基团H正面结合，同时与亲电基团N侧面结合，分别形成氢键和卤键.静电势分析发现：T+中的Br原子与A中的N7 (或N1)是通过静电相互吸引的. Br与N原子之间的相互作用通过分子中的原子理论得以证实. 关键点的拓扑参数显示卤键是闭壳层相互作用. 自然键轨道分析说明，A中N原子上孤对电子的电荷主要转移到C{Br的反     

卤键的AIM研究

本文利用分子中的原子理论对一系列含卤分子与氨之间形成的卤键进行了分析，内容包括键关键点的确定、关键点的电子密度和拉普拉斯量以及复合物形成前后的若干原子性质，如电荷、能量、极化矩、卤键供体原子体积等的变化。结果显示：（1）所有卤键复合物中均存在一键关键点，其作用属于闭壳型相互作用；（2）卤键复合物键关键点的电子密度及其拉普拉斯量与卤键的强度间存在很好的线性关系；（3）键关键点电子密度的对数与卤键的距离d(X···N)高度相关。这一研究有望对卤键的本质提供进一步的认识。     

结合三维静电势参数研究二取代苯的定量结构－疏水性关系

对含有常见取代基的92个二取代苯化合物进行了结构优化和静电势及其导出参数的计算,运用多元线性回归方法对化合物的疏水常数与分子的结构参数进行了关联.结果表明,分子表面负静电势的加和ΣV－S、分子空间内最负的静电势Vmin、表面最大静电势Vs,max以及分子体积V、极性表面积APS和分子的偶极密度μ/V这六个参数,可以很好地用于表达这些化合物疏水性与分子结构间的定量关系,而不用具体考虑分子中极性基团间的相互作用.用建立起来的QSPR(quantitative structure-property relationship)关系式对111个类似化合物的疏水性进行了预测,获得了满意的结果.