基于电负性均衡理论快速计算多肽分子中原子电荷的新方法

Atomic charges play a crucial role in the understanding and modeling of the chemical behavior of proteins. Fast assessment of atomic charge distributions in larger molecules can be performed by implementing the electronegativity equalization method (EEM). To further improve the accuracy of the EEM approach, a novel and efficient method based on Bader's concept of high degree fragment transferability of atomic charges has been proposed for the parameterization of atoms-in-molecules (AIM) charges of polypeptides or proteins. The EEM parameterization method considers both the factors of connectivity and hybridized states, and the effect of the local chemical environment in fragments or groups. The types of atoms were defined on the basis of the local chemical environments of the fragments or functional groups of these atoms. The fragment transferability feature of QTAIM indicates that the atomic properties for the contributing atoms can be reproduced if the chemical environment is comparable. The constituent fragments or functional groups of macromolecules such as polypeptides and proteins can be utilized as building blocks for the additive generation of their electronic densities. The main peptide group (NH―HαCα―C＝O) of the polypeptide in the backbone was used as a building block to model the EEM parameters for reproducing the atomic charges in the polypeptides. A training set of 20 terminally blocked amino acids (Ac-X-NHMe, X = any neutral residue), which recreated the immediate local environment of the main chain fragments or functional groups of the polypeptides, were chosen for the calibration of AIM charges using the differential evolution (DE) algorithm. The effects of the optimized methods on the results were discussed and it was found that the DE algorithm showed a better performance for the objective function. The quality of the AIM charges obtained from the EEM method presented in this study was evaluated by comparison with those obtained from B3LYP/6-31G+(d, p) calculations for the two test tetrapeptides not contained in the training set. It was found that a remarkable improvement was achieved using the EEM model developed in this study as compared to the previous studies. The introduction of Bader's high fragment charge transfer model into the EEM provided a new scheme for its calibration and parameterization for larger systems such as polypeptides or polynucleotides, which possess highly repetitive segments. Among all types of atomic charges, only the AIM charges showed a significant meaning in experiments and could be obtained by X-ray diffraction experiments. Rapidly reproducing the accurate AIM charge for large systems seems to be more meaningful, especially for the prediction of protein-protein, protein-DNA, and drug-receptor recognition and interactions.     

计算分子中原子净电荷的新方法及芳烃亲电取代反应定位效应的定量处理

本文提出一种简捷计算分子中原子净电荷的新方法。用这种方法计算了２３种一元取代苯的原子净电荷。计算所得苯环上碳原子净电荷与其￣（１３）Ｃ－ＮＭＲ化学位移有良好的线性关系。利用苯环上碳原子净电荷及立体参数作为输入参数，应用人工神经网络方法预报２４种一元取代苯硝化反应的邻、间、对位产物产率，结果良好。     

复黄原酸分子中原子的电荷密度

本文通过对原子电荷密度的计算,解释了复黄原酸作为金属捕收剂的作用机理。     

分子中原子电荷的一种新的计算法

分子中原子电荷的一种新的计算法王广昌（中国科学院安徽光机所合肥２３００３１）分子的电荷分布是决定分子结构和性质的最重要物理量。原理上，通过求解多体波动方程可以得到分子的电荷分布，但实际上这是极为困难的。因此近似的理论处理或半经验方法就常常被人们用来估...     

分子电荷密度分布的拓扑学性质和分子中原子的定义

一、引言1897年 Dolton 提出了原子假说,标志着做为科学的一个分支——化学的诞生。从那以后,分子结构一直是化学研究的重要课题。按着 Dolton 的原子论,“原子保持它的性质不变,即使当它与其它原子结合时也是如此”。这就是说,原子做为客观的实体,它存在于分子之中,并通过键网络把它们联接在一起。     

密度泛函理论下的分子电负性——Ⅵ.原子键电负性均衡模型

以密度泛函理论和电负性均衡原理为基础 ,将体系的单电子密度分割为原子的单电子密度和键的单电子密度 ,得到了分子总能量、分子中原子以及键的有效电负性的表达式 .基于这些表达式 ,提出了直接计算体系的总能量和体系中电荷分布的新方法 .此模型比其他电负性均衡方法更合理 .对大量分子的总能量和电荷分布所进行的计算结果表明所提出的原子 键电负性均衡模型是可行的 ,可以应用于确定各类生物和有机大分子的总能量和电荷分布 ,给出较EEM和MEEM模型更近于从头计算的结果     

密度泛函理论下的分子电负性Ⅲ: 分子总能量的直接计算

本文根据密度泛函理论, 在分子基态总能量表达式中, 考虑了组成原子的内在能量、电负性和硬度的价态特征, 并引入协调原子间相互作用能项的k因子,不仅使处理和解释更为合理, 而且大大提高了计算精度和适用范围。据此, 我们提出和设计了一个直接计算体系基态总能量的新方案, 可广泛应用于各类分子和基团, 同时给出了一套较为普遍的实用参数, 通过上百个大小分子或基团的实际计算, 结果与从头计算结果符合相当好, 相对误差不到千分之一。此外, 该方案具有简单快速、易于执行等优点, 为大分子体系的能量计算提供了一个切实有效的方法。     

基于分子模拟技术煤焦分子模型构建（英文）

煤、焦是过程工业的重要原料。因此,有必要深入了解煤、焦分子结构以揭示其反应性。采用Materials Studio 7.0软件,从分子层次研究煤、焦的分子结构。根据已报道的文献,构建煤、焦的初始结构;基于分子力学原理对这些结构进行优化,使得模型物性与煤、焦物性相符;基于退火模拟算法对模型进行优化,从而使得模型密度、元素分析数据与真实值吻合;基于能量最小化原理,对煤、焦模型再次优化,从而获得其稳定、真实的分子构型。由计算结果发现,模型的估算密度、元素组成与已报道一致,说明构建的模型是有效、合理的;在模型优化过程中,相对于其他能量而言,库伦能和范德华能起着重要的作用。因此可以推断在煤、焦热加工过程中,弱键占据主要地位。另外,本文采用分子模拟技术构建煤、焦模型的方法对于构建其他复杂大分子结构有着重要的借鉴作用。     

多肽净电荷数及等电点的计算

多肽净电荷数及等电点的计算许旭（中国药科大学药物分析教研室，南京，２１０００９）罗国安，林炳承（清华大学化学系）（中国科学院大连化学物理研究所）关键词毛细管区带电泳，多肽，净电荷数，等电点考察多肽在毛细管区带电泳（ＣＺＥ）中的迁移时，必须知道其在分析...     

密度泛函理论下的分子电负性（IV）——大环分子的总能量和电…

以密度泛函理论表述的电负性定义其均衡原理为基础，提出了一个修正电负性均衡方法（ＭＥＥＭ），可直接用于计算各类分子的总能量和原子电荷分布，通过对３个较大环状分子１８－ｃｒｏｗｎ－６，２４－ｃｒｏｗｎ－８和２４－ｃｒｙｐｔａｎｄ的实际计算，发现其计算结果与从头计算结果接近。     

密度泛函理论下的电负性均衡及应用

以密度泛函理论为框架,综述电负性和电负性均衡理论的发展及其在探讨各种分子性质时的应用。     

镍、钴超分子配合物的合成、晶体结构及理论计算（英文）

通过水热法合成了2个新的金属-有机超分子配合物[Ni(eoba)(phen)(H_2O)_2]·0.58H_2O(1)和[Co(eoba)(phen)]2·H_2O(2)(H_2boba=4,4′-(乙烷-1,2-二氧基)-二苯甲酸,phen=菲咯啉),并对其进行了元素分析、红外光谱、热重和X射线单晶衍射测定。配合物1和2是同构的,每个配合物都是六配位的,菲咯啉分子上的2个氮原子、4,4′-(乙烷-1,2-二氧基)-二苯甲酸配体上的2个氧原子和2个配位水分子与金属配位。此外,还用高斯09程序PBE0/LANL2DZ方法对配合物1进行了自然键轨道(NBO)分析,计算结果表明配位原子与Ni原子之间存在着共价作用。     

某些含氧酸中原子净电荷与pK_a的关系

在量子化学从头算 (分别采用HF/STO 3G ,HF/STO 3G ,HF/ 3 2 1G和MP2 /STO 3G)水平下 ,对 11种含氧酸分子 (H2 O ,H2 O2 ,HNO2 ,HNO3 ,HClO ,HClO2 ,HClO3 ,HCO2 H ,CH3 CO2 H ,HBrO和HIO)进行几何构型全优化和电子结构计算 ,将获得的电子结构数据与 pKa 实验值进行逐步回归分析 ,结果发现含氧酸中羟基氢原子净电荷、含氧酸中与羟基氧相连非氢原子净电荷两项与 pKa 呈良好的二元线性关系 ,表明含氧酸中羟基氧所连原子的净电荷在决定含氧酸的酸性上起重要作用     

密度泛函理论下的分子总体电负性与调和平均电负性的关系

根据密度泛函理论定义的有效原子电负性，讨论了分子中总体电负性与调和平均电负性之间的关系，得到了调和平均电负性非常接近于总体电负性的结论，同时，说明了两者相似的原因，并对一系列分子给出了它们的数值比较．     

分子中原子空间位置关系的探讨

分析了中学阶段分子中原子共线、共面问题的思维基础,以具体的示例说明数学工具尤其是立体几何知识在探究此类问题中的典型应用,总结了处理此类问题的一般程序.     

密度泛函理论下的分子电负性--Ⅷ. ABEEM方法中封闭体系的电荷极化模式

在密度泛函理论（ＤＦＴ）和原子－键电负性均衡模型（ＡＢＥＥＭ）基础上,给出了建立ＡＢＥＥＭ软度矩阵和封闭体系的电子布居正则模式（ＰＮＭ）的方法．该方法可用于计算和讨论分子体系内部的电荷极化过程,计算结果表明,考虑了孤对电子（ｌｐ）后,原子－键电负性均衡模型下的电子布居正则模式明确地指出了分子内各个部分电荷间的极化．从ＡＢＥＥＭ可以得到与所有化学键电荷极化有关的电子布居正则模式,而这些与化学键电荷极化有关的电子布居正则模式中的最软模式可以正确地预测相应的从头计算结果,但是,方法更简单,结果更明了。     

双酚A分子印迹固相微萃取头的快速制备（英文）

以双酚A(BPA)为模板分子,乙腈(ACN)为致孔剂,α-甲基丙烯酸为功能单体(MAA),乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,快速制备了双酚A分子印迹聚合物(MIP)萃取头。聚合反应在内径为530μm的毛细管中进行,微波聚合7 min。得到的双酚A分子印迹聚合物从毛细管中推出,在安培瓶中洗脱后再次插入毛细管中用于固相微萃取(SPME)。在不同的模板分子和功能单体的比例(BPA/MAA)、NaCl浓度、萃取和解吸时间、pH值和解吸溶剂条件下考察了聚合物的萃取性能。选取结构类似物苯酚(P)、对羟基联苯(PP)和非结构类似物二聚氰胺(DCD),对MIP和非印迹聚合物(NIP)的选择性吸附性能进行了对比。所建立的SPME方法结合高效液相色谱法(HPLC)成功用于饮料中双酚A的检测。在优化的实验条件下,双酚A的线性范围为10~400μg/L,检出限(LOD)为0.45μg/L,在矿泉水中的回收率为88.4%~102.8%。结果表明所建立的方法能够用于检测实际样品中的BPA,具有样品预处理简便、分析快速、检出限低和消耗低的优点。     

基于多肽和温敏聚合物的光交联囊泡的制备及表征（英文）

解决聚合物囊泡降解性和稳定性的矛盾是一个重要问题。本文通过可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合和开环聚合(ROP)合成了一种聚[(N-异丙基丙烯酰胺-无规-7-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)-4-甲基香豆素)-嵌段-(L-谷氨酸)][P(NIPAM_(45)-stat-CMA_5)-b-PGA_(42)]的两亲嵌段共聚物。囊泡膜由温敏性的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)和可光交联聚7-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)-4-甲基香豆素(PCMA)组成。由囊泡膜向内外舒展的聚谷氨酸(PGA)链使囊泡稳定分散在水中,并且可进一步官能化。透射电子显微镜(TEM)和动态光散射(DLS)表征证实了囊泡的形貌和尺寸分布。本研究为制备基于多肽共聚物的可降解温敏囊泡提供了一个范例,并有望在纳米生物医药领域得到应用。     

运用概念密度泛函理论和信息论方法定量描述胺类分子的分子碱度（英文）

分子酸碱性是一对在化学、生物和其他学科中广泛运用的化学概念。如何从理论和计算的角度定量描述分子酸碱度仍然是一个尚未完全解决的难题。为此,我们早前从概念密度泛函的角度提出运用分子静电势和自然原子价轨道。随后,我们又提出运用信息理论中的香农熵、费舍尔信息、信息增益等量来定量测定亲电性、亲核性、区域和立体选择性,并成功运用于预测包括单和双取代苯甲酸、苯磺酸、苯亚硒酸、酚和烷基羧酸在内的五类分子酸性,系统地验证了信息论方法的适用性和有效性。作为该工作的延续,本文将概念密度泛函理论和信息论方法结合起来并推广运用至更多更广的体系。为此我们以伯胺、仲胺和叔胺三类胺类体系共179个分子为例,验证其普适性和有效性。运用分子静电势或者等价的自然价原子轨道能量,以及信息理论中香农熵、费舍尔信息、Ghosh-Berkowitz-Parr熵、信息增益、Onicescu信息能量、相对Rényi熵等信息量,发现均能有较地预测三类胺分子的碱性,与实验p Ka值呈较好的相关性。而且,将这些量组合在一起能够得到更准确的预测模型。其原因在于这些描述符均为电子密度泛函。根据密度泛函理论的基本原理,它们包含有足够的信息来描述包...