金属离子与腺嘌呤异构体复合物的稳定性

在B3LYP/6-311++G**//6-31+G*基组水平上结合PCM模型系统的优化了气相和液相环境中14种腺嘌呤异构体与四种金属离子(Na+,K+,Mg2+,Ca2+)形成的132个稳定复合物。通过能量对比,得到了所有复合物异构体在气液两相中的稳定性顺序及不同金属离子与同一异构体形成的复合物的能量排序,首次给出了液相中这些不同金属离子复合物的最稳定结构。结果发现溶剂效应导致了液相中的复合物稳定性顺序与气相中的相比发生了很大变化;同一异构体与不同金属离子形成的复合物其稳定性在排序中也变化很大。对于这些变化,本文分别从金属离子与腺嘌呤的复合物在气相中的结合能(EBE)及在液相中的溶质溶剂相互作用能(Epol)能等方面进行了系统的阐述     

溶液中Zn2+与腺嘌呤异构体间相互作用的理论研究

用B3LYP/6-311++G**方法和PCM及Onsager模型研究了Zn2+与腺嘌呤异构体在溶液中的11种较为稳定配合物. 结果显示, 这些配合物在溶液中的稳定性顺序与气相中明显不同, 其结合位点表现出如下的规律性, 在亚氨基类配合物中, Zn2+与腺嘌呤的N7、N6位结合比与N1、N6位结合形成的配合物更稳定; 氨基类配合物中, Zn2+以"双齿"形式与腺嘌呤异构体上的氮结合时的优先顺序为(N3和N9)>(N7和N6)>(N1和N6). 研究表明, 不论气相还是溶液相, 孤立的腺嘌呤分子内的质子转移较困难, 结合Zn2+后也不能明显降低关键步骤的活化能; 结合Cu2+却能明显地降低气相中关键步骤的活化能, 但溶剂效应却不利于Cu2+引发腺嘌呤分子内的质子转移.     

黄金规则用于N_3~- N_3体系电子转移的研究

基于 B3P86/6 311＋ G优化的 N3与 N－ 3分子几何 ,确定了 N3＋ N－ 3基态电子转移体系的六种不同的耦合机理 ,及各种形式耦合络合物的几何性质、活化能、稳定化能、耦合矩阵元和态密度 ,并利用黄金规则计算了电子转移速率 ,讨论了各耦合方式对电子转移速率的影响 .     

复合掺杂改性的尖晶石LiMn1.98Cr0.02O4-yCly的研究

采用改进的高温固相法合成了阴阳离子复合掺杂改性的锂离子电池尖晶石结构正极材料LiMn1.98Cr0.02O4-yCly(y=0, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.10). 采用X射线衍射手段对材料的晶体结构进行了表征. 从材料的晶体结构、充放电容量、循环性能和倍率放电特性等方面分析了复合掺杂在稳定晶体结构和改善材料电化学性能方面的作用. 实验结果表明, 由于复合掺杂的综合作用, 改性后的材料既保持了高的初始容量, 又具有优良的循环性能, 倍率放电性能也得到了有效的改善. 其中LiMn1.98Cr0.02O3.96Cl0.04的综合性能最优, 初始放电比容量达到127 mA·h/g以上, 循环50次后仍有110 mA·h/g的放电比容量.     

氮的三原子化合物的从头算及密度泛函研究

在6-311+G*基组水平上,对氮的三原子化合物N3-、N3、N3+,用MP2及六种密度泛涵方法进行了研究.结果表明,对于已知结构的化合物的计算结果与实验测定值非常吻合,对实验上未知的化合物分子的稳定几何构型及其有关参数进行了新的探讨和补充,同时比较了N3-、N3、N3+间相对稳定性和几何性质,并讨论了几种不同方法对该化合物系列诸性质参数的影响,结合MO理论及成键能的计算结果进行了成键分析.     

氮的三原子化合物的从头算及密度泛函研究

在6－311＋G＊基组水平上,对氮的三原子化合物N3^-、N3、N3^+,用MP2及六种密度泛涵方法进行了研究。结果表明,对于已知结构的化合物和计算结果与实验测定值非常吻合,对实验上未知的化合物分子的稳定几何构型及其有关参数进行了新的探讨和补充,同时比较了N3^-、N3、N3^+间相对稳定性和几何性质,并讨论了几种不同方法对该化合物系列诸性质参数的影响,结合MO理论及成键能的计算结果进行了成键分析。     

金属离子(Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Zn~(2+))与鸟嘌呤异构体配合物的稳定性

在B3LYP/6-311++G**水平上用极化连续介质模型(PCM)系统研究了金属离子(M+/2+=Na+,K+,Ca2+,Mg2+,Zn2+)和十三种鸟嘌呤异构体形成的配合物GnxM+/2+(n为鸟嘌呤异构体的编号,x表示M+/2+与鸟嘌呤异构体的结合位点)在气(g)液(a)两相中的稳定性顺序.着重探讨了液相中配合物的稳定性差异,并且从溶质-溶剂效应、结合能、形变能及异构体的相对能量等几个方面分析了造成稳定顺序发生变化的原因.报道了溶液中这五种金属离子与鸟嘌呤异构体结合形成的六种基态配合物:aG1N2,N3Na+,aG1N2,N3K+,aG1O6,N7Ca2+,aG1N2,N3Mg2+(aG1O6,N7Mg2+),aG2N3,N9Zn2+.可以看出,除了在Zn2+配合物中鸟嘌呤异构体为G2外,构成其余四种金属离子配合物的鸟嘌呤异构体都是G1,但结合位点不同.同时对气相中各类配合物稳定性也进行了系统的排序,并报道了几种较稳定的配合物,如:gG3N1,O6K+,gG5N1,O6K+,gG3N1,O6Ca2+/Mg2+,gG4O6,N7Ca2+/Mg2+.     

黄金规则用于N-3＋N3体系电子转移的研究

基于B3P86/6 311＋G优化的N3与N－3分子几何,确定了N3＋N－3基态电子转移体系 的六种不同的耦合机理,及各种形式耦合络合物的几何性质、活化能、稳定化能、耦合矩阵 元和态密度,并利用黄金规则计算了电子转移速率,讨论了各耦合方式对电子转移速率的影响 .     

3种改性小分子对不同Aβ42纤维结构稳定性的影响机制研究

淀粉样蛋白(Aβ)的错误聚集是阿尔茨海默症(AD)的关键病理诱发因素,主要通过Aβ的自聚集和金属离子诱导聚集两种方式实现.实验结果表明,食用樱桃红(ER)、丹参酮(TS)、氯碘喹啉(CQ)在不同程度上都能起到抑制淀粉样蛋白聚集的作用,但其作用机制大不相同.将ER,TS和CQ分子结构进行两两重组,获得3种新的活性分子,使其兼具金属螯合、旋转键及N-末端区域(NR)结合的复合优势.结果发现,改性分子对不同Aβ42聚集体的作用各异.有的改性小分子对纤维起到解聚集的效果,而有的则增加纤维的稳定性;有的小分子对一种纤维结构起到解聚集的效果,而对另一种则起到稳定的作用.并发现尽管小分子的负电基团与同带负电的Aβ纤维有很强的排斥作用,但其对某些构型依然有解聚集的效果.     

DNA碱基(对)及其Zn2+复合物对CO2,N2,H2小分子的吸附

用M062X/6-31+G^*方法探讨了腺嘌呤(A)、 胸腺嘧啶(T)、 鸟嘌呤(G)、 胞嘧啶(C)及其碱基对(AT, GC)以及Zn²⁺复合物(AAA-Zn²⁺, AAT-Zn²⁺和GGC-Zn²⁺)对混合小分子H₂, N₂, CO₂的吸附情况, 系统研究了其相互作用模式及吸附强度, 预测了常见混合气体分子与碱基(对)及复合物的吸附位置. 研究表明, CO₂倾向于以氢键的形式结合到碱基(对)的氨基氢或亚氨基氢上, 而N₂和H₂分子则倾向于结合到这些碱基(对)的平面π电子上, 以堆垛的形式存在. 根据吸附强度大小, 预测了由这些碱基为骨架合成的金属有机骨架(MOF)吸附材料对小分子的选择性吸附顺序为H₂22. 研究表明, 以AT对结合金属Zn²⁺为节点的纯天然碱基对构成的MOF要比实验合成的AA碱基对与Zn²⁺结合的MOF具备更好的吸附和分离性能.