双环氧乙烷对三类亚硝胺的羟基化过程的理论研究

采用量子化学密度泛函(DFT)方法, 在B3LYP/6-31G**水平下研究了双环氧乙烷(Dioxirane)、氧化二甲基亚硝胺(NDMA)、吡咯烷亚硝胺(NPYR)和哌啶烷亚硝胺(NPIP)中的C—H键, 三类亚硝胺化合物均形成α-羟基化产物的反应机理. 得到三类分子的羟基化反应有syn-和anti-两种进攻方式, 在气相和溶剂(CH2Cl2)中, Dioxirane氧化三类亚硝胺分子有相对低的能垒, 均容易进行α-羟基化.     

铁卟啉催化二乙基亚硝胺羟基化的反应机理

采用密度泛函理论(DFT)对P450酶活性中心铁卟啉Cpd I催化二乙基亚硝胺(NDEA)代谢活化的反应机理进行了研究.结果表明,Cpd I催化NDEA羟基化的过程包含氢抽提反应和回弹反应2个步骤.其中,氢抽提反应为控速步骤,氢自由基从NDEA转移到铁卟啉的Fe O上,是典型的氢原子传递(HAT)过程;紧接着铁卟啉上的羟基经历无能垒的反应过程回弹到NDEA自由基上,形成羟基化代谢产物.NDEA羟基化过程中高自旋态(HS)和低自旋态(LS)均参与反应,整个羟基化过程呈现明显的双态反应性(TSR).研究比较了NDEA分子侧链上Cα—H和Cβ—H羟基化反应的差异,得到Cα—H和Cβ—H羟基化所需跨越的能垒分别为57.7/57.7 k J/mol(LS/HS)和76.4/74.3 k J/mol(LS/HS),表明Cα—H比Cβ—H更易于在P450作用下发生羟基化;此外,Cβ—H羟基化所需克服的能垒并未过高,使得Cβ—H羟基化在生理条件下完全也有可能发生.本研究为深入揭示亚硝胺经代谢活化导致癌症的作用机制提供了可靠的理论依据.     

α-氨基酸在水-乙醇中羟基质子化热力学

α 氨基酸为重要的两性物质 ,其酸碱性质对于维持生物体内的酸碱平衡和蛋白质的生物活性起着十分重要的作用．α 氨基酸在纯水溶剂中的质子化反应热力学性质已进行了广泛的研究［１ -６］,但对球形蛋白来说 ,蛋白亚基间的作用是处在一个大量但不完全由水组成的非水环境中 ,因此 ,研究氨基酸在水 有机物混合溶剂中的质子化热力学性质具有重要意义．但这方面的工作 ,特别是用量热法直接研究溶剂对质子化焓变的影响开展得不多．本文选择乙醇和水组成的混合溶剂模拟蛋白质亚基所处的介质环境 ,利用精密微量流动热量计测定２９８．１５Ｋ时甘氨…     

8-羟基喹啉单体及二聚体质子转移反应的理论研究

Density functional theory （DFT） of quantum chemistry method was employed to investigate proton transfer reactions of 8-hydroxyquinoline （8-HQ） monomers and dimers. By studying the potential energy curves of the isomerization, the most possible reaction pathway was found. The total energy of 8-hydroxyquinoline was lower than that of quinolin-8（1H）-one, whereas the order was reversed in dimers. The findings explained the contrary experimental phenomena. The minimum reaction barrier of intramolecular proton transfer was 47.3 kJ/mol while that in dimer was only 25.7 kJ/mol. Hence it is obvious that proton transfer reactions of 8-HQ monomer have a considerable rate but it is easier to proceed for 8-HQ dimer than monomers. It implied that the hydrogen bond played an important role in depressing the activation energy of reaction. The mechanism of the tautomerization was discussed on the basis of theoretical results.     

HF在α-AlF3(0001)表面吸附的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论系统研究了不同覆盖度下HF在3F、2F、1F与Al 终端的α-AlF₃(0001)表面的吸附行为, 分析了HF与不同终端表面相互作用的电子机制. 计算结果表明: HF在3F终端的α-AlF₃(0001)表面物理吸附; 在2F及1F终端表面化学吸附, 形成Al-F键和FHF结构, 使HF分子活化, 可以参加下一步的氟化反应; 在Al 终端表面解离吸附形成Al-F与Al-H键. 3F、2F、1F及Al 终端表面配位不饱和数目分别为0、1、2与3配位.不同覆盖度研究表明, 在2F终端表面上, 吸附一个HF分子使表面Al 配位达到饱和, 后续吸附的HF为物理吸附; 而在1F与Al 终端表面仍可化学吸附. 因此, 推测α-AlF₃暴露不同终端表面中Al 原子配位不饱和数越高, 其对HF吸附与活化能力越强, 可能的氟化催化反应活性越高. 差分电荷密度与电子态密度分析表明, HF与3F终端α-AlF₃(0001)表面发生弱相互作用, 而与2F、1F与Al 终端表面形成较强的电子相互作用.     

α -羟基-α -氨甲酰基酰胺类化合物的合成新方法

N, N-二甲氨酰基三甲基硅烷与一系列α -羰基酰胺在无水无氧、105 ℃的条件下反应, 较高产率地合成了α -羟基-α -氨甲酰基酰胺类化合物或α -三甲基硅氧基-α -氨甲酰基酰胺衍生物。 其结构用元素分析、¹H NMR、¹³C NMR和IR等技术手段进行了表征。 通过研究反应机理和影响反应的因素发现, 在α -羰基上连的烃基的空间位阻是该加成反应的重要影响因素, 而电子效应则影响反应的速率。 提出了可能的反应机理。     

6-甲基-4-羟基嘧啶单体及二聚体质子转移过程的理论研究

应用密度泛函理论的B3LYP/6-311+G(d)方法研究了6-甲基-4-羟基嘧啶单体及二聚体质子转移的异构化反应.对反应势能面的研究发现,该化含物可能存在9种单体异构体,对其最稳定的单体构型进行分析.各单体间异构化反应的过渡态共有9种,反应的活化能最小为22.06 kJ/mol,最大为356.55 kJ/mol,最可能的反应路径在室温下即可进行. 研究了2种二聚体及其异构化反应的过渡态,发现二聚体均比其对应的单体稳定,而且质子转移所需要的活化能仅为20.13 kJ/mol,比单体低很多. 氢键在这种变化中起了主要作用,由单体和二聚体的总能量计算了氢键的键能.     

铀酰离子在羟基化α-石英(101)表面的吸附

采用周期性密度泛函理论研究羟基化α-石英(101)面的铀酰离子吸附行为.通过对铀酰离子的水合作用考虑水溶剂对结构的短程溶剂化效应,并通过类导体屏蔽模型(COSMO)考虑水溶剂对结构的远程溶剂化效应.吸附能计算结果和电子结构数据均表明水合铀酰离子吸附构型比氢氧化铀酰吸附构型稳定,并且在液相中两种类型的稳定吸附位均为dia-Os1Os2位.两种形式在电子结构上有很大的差异,主要是由于铀与表面作用后成键强弱程度不同,使5f轨道宽化和略微红移存在差异.在铀酰离子吸附的基础上利用卤素离子改变铀酰离子配位环境可调整体系的带隙.     

DFT法研究3-羟基丙烯醛的双键旋转异构反应机理

利用密度泛函理论(DFT)分别在B3LYP/6-31G**和B3LYP/6-311＋＋G**的计算水平上优化了基态3-羟基丙烯醛分子在双键旋转异构反应过程中的平衡态以及过渡态的几何构型，分析了反应过程中键参数的变化，计算了该反应的内禀反应坐标(IRC)，发现在重排反应途径上存在一个四元环骨架的中间体.通过振动分析对平衡态和过渡态进行了确认，并得到了零点能.计算结果表明，基态3-羟基丙烯醛分子的双键旋转异构反应经过两步完成，第一步反应位垒稍高，第二步反应位垒较低，存在着发生重排反应的可能性.     

苯酚羟基化制备苯二酚反应机理的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)在UB3LYP/6-311G^**//UB3LYP/6-31G^*水平上研究了水溶液中羟基自由基进攻苯酚的邻位和对位生成邻苯二酚和对苯二酚的反应机理.结果表明,2个反应都存在3个过渡态,3个中间体,并通过振动分析对过渡态进行了确认.电荷密度的拓扑分析发现,邻位反应中羟基自由基的氧原子和苯酚环上的2个氢原子之间形成了氢键,并相应地形成了六元环和五元环结构.经单点能校正后,2个反应的主反应活化能十分接近,说明邻位和对位产物会同时存在,这与实验观测的结果一致.     

棕榈酸修饰的α-螺旋两亲性多肽的共组装

设计合成了3条棕榈酸修饰的两亲性多肽C₁₅H₃₁CO-(AEELAKK)₃-NH₂(PA1), C₁₅H₃₁CO-(AEALAKK)₃-NH₂(PA2) 和C₁₅H₃₁CO-(AEELAKA)₃-NH₂(PA3), 研究了其在水溶液中的自组装行为以及带净正电荷的PA2 和带净负电荷的PA3 等比例混合后的共组装行为, 并推测了其机理. 圆二色谱分析结果表明, 其二级结构均为α-螺旋结构, PA2和PA3等比例混合后α-螺旋含量升高. 利用透射电镜观察了PA1, PA2, PA3以及PA2+PA3(体积比1: 1)自组装体的形貌, 结果表明, PA2和PA3等比例混合后共组装形成了长的纳米纤维. 芘荧光探针研究了3种两亲性多肽以及PA2+PA3 的临界胶束浓度.     

新的α/β水解酶W14和W15的三维结构模建及分子对接研究

利用同源模建和分子动力学模拟方法, 模建了两个新发现的α/β水解酶超家族成员W14和W15的三维结构, 并通过与α-醋酸萘酯的对接研究, 从理论上提出Gly82和Val13为形成“氧洞”的关键残基,有利于稳定水解过程中的带负电的过渡态, 以及其它对复合物形成起到重要作用的氨基酸残基.     

银杏叶中α-葡萄糖苷酶抑制剂的超滤质谱筛选

采用体外酶抑制活性检测方法结合超滤质谱(UF-LC/MS)筛选方法对中药提取物中的α-葡萄糖苷酶抑制剂进行了筛选.以4-硝基苯-α-D-吡喃葡萄糖苷(PNPG)为底物,阿卡波糖为阳性对照药,对5种富含黄酮类化合物的中药提取物进行了α-葡萄糖苷酶抑制活性的初步测定.结果表明,银杏叶具有最强的α-葡萄糖苷酶抑制活性,可作为进一步复筛的对象.利用超滤质谱技术对银杏叶中潜在的α-葡萄糖苷酶抑制剂进行了筛选,从中筛选出4种潜在的α-葡萄糖苷酶抑制剂,并利用液相色谱-串联质谱技术(LC-MSn)对其结构进行了鉴定.本文结果为开发新一代安全有效的降糖药物奠定了基础.     

Zn(Ⅱ)/γ-MnOOH体系化学吸附的密度泛函理论研究

采用密度泛函B3LYP方法对Zn(Ⅱ)在水锰矿(MnOOH)2(H2O)6簇模型表面的水合、一级和二级水解三类共11种吸附构型进行了理论研究. 计算结果表明, 水合吸附构型的稳定性顺序为DC(双角)>SE-B(单边-B)>SE-A(单边-A)>DE(双边), 水解吸附构型的稳定性顺序为DC>SE-A>SE-B>DE, 均符合鲍林第三规则; 热化学分析结果说明, 其吸附和水解是相互制约的两个过程, 这一结论通过前线轨道理论分析得到了证明; 自然布居分析结果表明, 吸附过程中电子由簇模型向吸附质迁移; 结合电子供体-受体相互作用和前线轨道组成分析了吸附产物的稳定性.     

膦配体对金团簇[Au@Au8(PR3)8]3+(R=Me,OMe,H,F,Cl,CN)稳定化作用的理论研究

采用ab initio HF, MP2方法和密度泛函理论方法, 对具有D2h和D4d构型的膦配体稳定的过渡金属团簇[Au@Au8(PR3)8]3+(R=Me, OMe, H, F, Cl, CN)进行了几何结构、 电子结构及团簇稳定性等方面的研究. 计算表明, 与D2h构型相比, D4d构型更稳定, 两者能量相差约5~10 kJ/mol. SVWN局域泛函能够对团簇的几何结构给予较准确的描述, MP2方法对团簇的结构参数有所低估, 而离域和杂化泛函则过高地估计了团簇的结构参数. 电子结构分析表明, 中心Au原子与外围的Au原子之间通过 d 电子的成键作用构成团簇内核[Au@Au8]3+, [Au@Au8]3+与PR3配体则通过"σ给予/π反馈"模式成键. PR3配体与[Au@Au8]3+的结合能够加强内核-外围Au原子间的成键作用, 缩小外围Au原子在成键上的差异, 增大前线轨道能级间隙, 从而提高团簇的稳定性. PR3配体中R基团供、 吸电子能力的变化对[Au@Au8(PR3)8]3+结构影响较小, 但对[Au@Au8]3+-PR3结合能影响较大. 能量分析显示, 不同PR3配体与[Au@Au8]3+之间具有相近的轨道作用能, 与R基团供、 吸电子能力相关的非轨道作用能成为影响两者连接牢固程度的决定因素.     

红车轴草总异黄酮成分DNA结合剂的超滤质谱筛选

采用离心超滤和液相色谱-质谱联用的方法, 从红车轴草异黄酮提取物中筛选DNA结合剂. 结果表明, 红车轴草中10种异黄酮成分与DNA具有不同的结合能力. 采用液相色谱-串联质谱联用技术对其结构进行了鉴定, DNA结合能力较强的5种化合物分别是德鸢尾素-4'-O-β-D-葡萄糖苷、 德鸢尾素、 黄豆黄葡萄糖苷、 红车轴草素和鹰嘴豆牙素A. 为从中药提取物等复杂体系筛选并鉴定DNA结合剂建立了快速的超滤质谱平台.     

不同介质中蜂毒素聚集/解聚集的超分子调控及相关机理

利用荧光光谱和圆二色谱等技术手段研究了蜂毒素在2-羟丙基环糊精、氯化钠或 DOPC 调控下的聚集/解聚集过程、相关机理以及不同介质中α-helix的含量. 研究结果表明, 蜂毒素在不同介质中的聚集能力、构象以及和介质分子相互作用力均存在很大差别.     

几丁寡糖结构类似物的化学合成

合成了两个结构新颖的几丁寡糖结构类似物: β-1,3连接的乙酰氨基葡聚二糖和β-1,3连接的乙酰氨基葡聚三糖, 并通过核磁共振和质谱分析确证了其化学结构. 与天然的几丁寡糖不同, 本文所合成的葡聚二糖和葡聚三糖均采取了1→3糖苷键的连接方式, 为研究几丁寡糖诱导植物抗病活性与寡糖区域异构体之间的关系提供有用材料.     

Sn和Pb单掺杂Al4小团簇的理论研究

在CCSD(T)/aug-cc-pVTZ&;CEP-121G//B3LYP/6-311+G(d)&;LANL2DZ水平上, 研究了由更高周期的Sn和Pb单掺杂Al4团簇形成的五原子含铝体系XAl4(X=Sn, Pb), 确定了体系的低能异构体, 分析了关键异构体的结构和稳定性. 研究结果表明, 与SiAl4及GeAl4的基态平面四配位Si/Ge结构所不同, 等价电子的SnAl4和PbAl4体系的基态结构不是平面四配位Sn/Pb, 而是平面四配位Al, 其中杂原子Sn/Pb采取二配位方式, 此外, Sn/Pb采取三配位方式的非平面结构的稳定性也要优于平面四配位Sn/Pb结构.