羟基加成反应对A-T碱基对结构和质子转移过程的影响

应用密度泛函理论在B3LYP/6-31++G(d,p)//B3LYP/6-31G(d,p)水平上对羟基化碱基对A-T的结构进行了研究,经计算共得到8种稳定的羟基化加成产物,其能量的相对顺序为8OHA-TA-T6OHA-T5OH2OHA-T4OHA-T5OHA-TA-T2OHA-T4OH(数字表示羟基加成进攻的原子在腺嘌呤或胸腺嘧啶中的编号),这与其加成反应前后结构变化的大小密切相关.当羟基对腺嘌呤端进行加成时,A-T间的相互作用能略有增加,而当羟基对胸腺嘧啶进行加成时,A-T之间的相互作用能略有减小.另外,还以能量较低的加成产物8OHA-T和A-T6OH为例对羟基化碱基对中A和T之间的质子转移过程进行了研究,结果表明羟基化产物中A与T之间的质子转移机理由未加成前的分步双质子转移变为协同双质子转移,且其势垒低于未加成的A-T发生第一步(决速步骤)质子转移的势垒.     

气相中疏水氨基酸的单电子氧化还原性质

采用密度泛函理论在B3LYP/DZP++水平上研究气相中疏水氨基酸的单电子氧化还原性质.计算表明:发生单电子氧化反应时,侧链较小的甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸丢失电子的主要部位是氨基、α-碳和羧基,对应着相对较大的绝热电离能(8.52-9.15 eV);而半胱氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸因侧链丢失较多负电荷,其电离能有所降低.气相中疏水氨基酸从外界捕获的电子主要驻留在羧基或氨基的氢原子外侧以及分子的骨架上,形成具有偶极边界结构和价键结构的混合状态阴离子,绝热电子亲和势在-0.08至-0.63 eV之间.由于氨基酸的电离能较大且电子亲和势为负值,所以在气相中它们既不容易被氧化也难以被还原.     

羟基自由基和鸟嘌呤-胞嘧啶碱基对反应的密度泛函理论研究

为了解决年龄衰老、基因突变和癌症等问题, 理解DNA的氧化损伤机理非常重要. 本文利用密度泛函方法和极化连续介质模型在液相条件下研究了羟基自由基夺取鸟嘌呤-胞嘧啶(GC)碱基对上5 个氢原子的反应机理. 研究结果表明, 所有的脱氢反应路径都是放热过程, 热力学上五个脱氢反应路径形成自由基的稳定性顺序是(H2b-GC)^·>(GC-H4b)^·>(GC-H6)^·>(GC-H5)^·~(H8-GC)^·, 其中H2b反应路径的能量变化最大, 说明该反应平衡时的转化率最高. 动力学上, 相对于反应复合物的局部反应能垒大小顺序是H2b     

茶多酚类化合物的单电子还原电位

单电子还原电位是辐射保护和敏化中“电荷转移”的根本判据，此文采用时间分辨脉冲电子辐解瞬态吸收光谱装置，在PH＝7．0的磷酸缓冲溶液中，以杜醌（－244mV）为参比，准确地测定了四种茶多酚类衍生物EGCG、GCG、GC、C的单电子还原电位值分别为－316，－325，－328，－326mV；并通过与DNA碱基胸腺嘧啶的单电子还原电位（－1100mV）作比较，从热力学角度初步评价了这类化合物对DNA碱基的辐射损伤均有良好的保护作用．     

单电子转移反应

本文对重要有机反应之一的单电子转移过程作了综述。单电子转移反应与极性反应的根本区别在于,前者每次只发生一个电子的转移,而后者通常每次发生一对电子的转移。影响这二种历程的主要因素是反应物的立体因素,电子结构及氧化还原能力。单电子转移按其反应方式又被细分(?)inner-sphere ET (?) outer-sphere ET 二种历程。一些典型的单电子转移反应已被分类介绍。     

一种新的活性自由基聚合:单电子转移-活性自由基聚合

介绍了一种新的活性自由基聚合-单电子转移活性自由基聚合(SET-LRP)。SET-LRP的机理是基于Cu(I)在某些溶剂中的歧化反应和Cu(0)通过外层电子转移(OSET)使引发剂R-X生成自由基离子[R-X].-,自由基离子通过异裂生成自由基R.,从而引发单体进行聚合。讨论了引发剂、催化剂、溶剂和配体对SET-LRP的影响。通过与原子转移自由基聚合(ATRP)的对比,表明用于ATRP的引发剂也能广泛应用于SET-LRP,而用于SET-LRP的配体必须是能使络合物高度不稳定、能够使Cu(I)迅速发生歧化反应的配体;通过比较还显示出SET-LRP巨大的优越性:单体适应范围广、反应速率快、反应条件简单、催化剂容易脱除、反应产物没有颜色变化。总之,SET-LRP将有其广阔的应用前景。     

苯乙烯的单电子转移活性自由基聚合

以2,2-二溴甲基-1,3-二溴丙烷（PEBr4）为引发剂,Cu0粉/三（2-二甲氨基乙基）胺（Me6-TREN）为催化体系,在二甲亚砜（DMSO）和H2O的混合溶剂中实现了苯乙烯（St）的单电子转移活性自由基聚合（SET-LRP）。 通过1H NMR和GPC分析表明,所得聚合物为星形结构并具有较窄的分子量分布Mw/Mn=1.20（MGPCn=25.3×103,转化率为42.6%）,且聚合物的链端保留了-Br端基。 考察了溶剂、反应温度及相转移催化剂对聚合的影响,结果表明,混合溶剂中H2O的体积分数由10%增加至20%导致了聚合速率的降低,表观聚合速率常数（kappp）由0.026 4 h-1减小至0.019 7 h-1;升高反应温度、增加催化剂用量以及相转移催化剂的加入分别导致聚合体系的kappp增加,同时,催化剂用量的增加和相转移催化剂的加入使聚合物的分子量分布系数降低。     

单电子转移活性自由基聚合的现状及展望

重点介绍了单电子转移活性自由基聚合的机理及适合该聚合体系的催化剂、配体、溶剂种类和单体适用范围,并探讨了单电子转移活性自由基聚合的发展前景。     

单电子转移活性自由基聚合制备支化聚丙烯酸甲酯的研究

以丙烯酸2-(2-溴异丁酰氧基)乙酯(BIEA)为引发剂单体(inimer),丙烯酸甲酯(MA)为单体,Cu0/CuBr2和N,N,N',N″,N″-五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)为催化体系,二甲亚砜(DMSO)为溶剂,在常温(25℃)下通过单电子转移活性自由基聚合(SET-LRP)合成支化聚丙烯酸甲酯.聚合反应过程中,采用气相色谱(GC)、核磁共振(1H-NMR)和三检测体积排除色谱(TD-SEC)等测试手段跟踪分析和表征支化聚合物的结构.研究结果表明,采用SET-LRP方法,铜粉作为催化剂,常温下聚合反应就能快速进行,130 min之内MA的转化率已达99%以上,制备出高分子量支化聚合物.随着反应的不断进行,聚合物支化程度不断提高,相比较同分子量下的线型聚合物其黏度不断下降,Mark-Houwink特征常数α最小可达0.290.此外,低分子量聚合物组分随着反应不断减少,在高单体转化率下,聚合体系中以高支化度的聚丙烯酸甲酯为主.     

鬼臼毒素及其衍生物的单电子还原电位测定

采用脉冲辐解技术,杜醌作参比物,通过改变鬼臼毒素、去甲表鬼臼毒素和VP-16的浓度,控制其阴离子向杜醌电子转移的速度,测得了鬼臼毒素、去甲表鬼臼毒素和VP-16的单电子还原电位分别为-310,-339和-334mV,揭示了鬼臼毒素及其衍生物作为抗肿瘤药物的辐射增敏机理.     

2’-脱氧胞苷-5’-磷酸羟基加合物的分子结构与电子结构

使用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/DZP++研究了羟基自由基与2’-脱氧胞苷-5’-磷酸(dCMP)的胞嘧啶环加成产物的分子结构与电子结构. 结果表明, dCMP胞嘧啶环中各C原子上的单羟基加合物的相对稳定性顺序为C5>C6>>C4≥C2. 加合物的稳定性、自旋密度、静电势以及dCMP的电子密度、静电势、电荷分布分析表明, dCMP遭遇多个羟基自由基攻击时, 第一个羟基自由基加在dCMP的C5上, 而C6则成为第二个羟基自由基的进攻目标. 反应中一旦形成了C2-位单羟基加合物, 则极有可能在DNA复制过程中引起致命的基因突变, 也可能诱发DNA-DNA以及DNA-蛋白质的链间交联, 引起更复杂的损伤. 相反, C5、C6-位上单羟基加合物的形成对DNA的稳定性不构成直接威胁.     

OH与TCE和PCE加成中间体消除反应的机理

用从头计算法在UHF/6-31G水平研究了羟基自由基与三氯乙烯和四氯乙烯形成的加成中间体的消除反应,通过振动分析确认了过渡态,计算了内禀反应坐标(IRC).研究表明,该反应消除一个氯化氢分子,形成具有平面构型的另一个中间体,反应活化势垒较低,分别为79.84kJ mol-1和62.68kJ mol-1,且二者反应在常温常压下是熵增、放热、吉布斯自由能ΔGΘ<Ο,具有较大自发趋势的过程。     

Evolution of Artificial Base Pairs with Hydrogen Bond Complementarity

Artificial base pairs,from the perspective of synthetic biology,are designed to contain the features of modularity,orthogonality,and manipulability.And the development of artificial base pairs has beat endowed with responsibility to understand the biological process,improve the recognition capacity and stability of aptamers,and develop the nucleoside drugs,diagnosis,and drag delivery.In this review,we first gave a concise introduction of artificial base pairs based on their interaction modes including alternative hydrogen bonding,hydrophobic interaction,and metal coordination.Then we displayed the detailed information of artificial base pairs with hydrogen bonding interaction,and analyzed how the changes of their structures affect their functions.Subsequently,we highlighted the applications of functional artificial base pairs in aptamer discovery,diagnosis,and drug delivery.Finally,an insight into the remaining challenges and future perspective of the artificial bases was provided.     

2’-脱氧腺苷-5’-磷酸与羟基自由基反应所形成的自由基

运用可靠的B3LYP/DZP++方法研究了2'-脱氧腺苷-5'-单磷酸(dAMP)与羟基自由基(HO·)的反应中所产生的20余种自由基. 结果表明, 反应的初始产物包括HO·加成到dAMP碱基C8、C4位上所形成的羟基加合物自由基, 以及dAMP碱基环上氨基的脱氢自由基. 而且,反应最初形成的C4位羟基加合物自由基具有脱水产生dAMP碱基环上氨基脱氢自由基的热力学趋势, 脱水形成的两种氨基脱氢自由基都是强氧化剂.尽管HO·加成到dAMP碱基C2位上所形成的加成产物比C4位的加成产物更稳定, 但dAMP与HO·的氧原子间较强的静电排斥作用却使得HO·难以靠近C2原子, 导致C2位的羟基加成产物难以形成. 上述结论不但与有关实验结果一致, 而且还对一些实验现象作出了合理的解释.     

Asymmetric Hydrogenation of Ketones and Enones with Chiral Lewis Base Derived Frustrated Lewis Pairs

The concept of frustrated Lewis pairs (FLPs) has been widely applied in various research areas, and metal‐free hydrogenation undoubtedly belongs to the most significant and successful ones. In the past decade, great efforts have been devoted to the synthesis of chiral boron Lewis acids. In a sharp contrast, chiral Lewis base derived FLPs have rarely been disclosed for the asymmetric hydrogenation. In this work, a novel type of chiral FLP was developed by simple combination of chiral oxazoline Lewis bases with achiral boron Lewis acids, thus providing a promising new direction for the development of chiral FLPs in the future. These chiral FLPs proved to be highly effective for the asymmetric hydrogenation of ketones, enones, and chromones, giving the corresponding products in high yields with up to 95 % ee. Mechanistic studies suggest that the hydrogen transfer to simple ketones likely proceeds in a concerted manner.     

一个新的测定Fenton反应产生的·OH及清除的荧光方法

建立了一种测定羟基自由基的荧光新方法。Fenton反应产生的羟基自由基氧化二甲亚砜（DMSO）生成的甲醛与乙酰丙酮、氨发生Hantzsch反应，产物3，5－二乙酰－1，4－二氢吡啶产生特征荧光，其最大激发波长和最大发射波长分别为419.4nm和505.5nm。通过测定荧光强度的变化可以间接定量羟基自由基的产生量。该方法简便可靠，对于抗氧化剂的筛选以及羟基自由基的机理研究具有一定的应用价值。     

亚甲蓝光度法测定羟自由基

利用亚甲蓝被氧化后褪色的机理,使用Fenton试剂与亚甲蓝作用,验证了体系中起氧化作用的是羟自由基,从而建立了亚甲蓝光度法检验羟自由基的方法。试验结果表明,在过氧化氢与亚甲蓝的摩尔比为1~20范围内,亚甲蓝吸光度的降低值与Fenton试剂的加入量呈直线关系,因而可在660 nm处测定亚甲蓝的褪色程度(ΔA)对羟自由基作间接光度测定。试验同时对超声法产生的羟自由基进行了测定,表明羟自由基的生成量与超声时间成正比。     

鸟嘌呤受羟基自由基损伤反应机理的量子化学研究

用密度泛函理论(DFT)研究羟基自由基与鸟嘌呤分子加成反应的过渡态, 并进行内禀反应坐标(IRC)反应路径解析, 结果表明, 羟基自由基加成到鸟嘌呤碳碳双键上. 利用B3LYP/6-31++G**对反应物、反应物络合物、过渡态以及产物络合物等反应通道上各个能量驻点的能量进行了计算, 得到反应活化能E_a=28.0867 kJ/mol. AIM计算结果显示, 过渡态结构中鸟嘌呤分子碳碳双键结构被削弱, 羟基自由基氧原子与鸟嘌呤分子碳碳双键中的C4原子具有较强的相互作用, 双键中剩余的π电子离域到了环体系中.