精氨酸侧链和核酸碱基间离子氢键作用强度分析

采用MP2/6-31+G(d,p)方法优化得到了22个由精氨酸侧链与碱基尿嘧啶、 胸腺嘧啶、 胞嘧啶、 鸟嘌呤及腺嘌呤形成的氢键复合物的气相稳定结构, 使用包含BSSE校正的MP2/aug-cc-pVTZ方法计算得到了复合物的气相结合能, 通过MP2/6-31+G(d,p)方法和PCM模型优化得到了复合物的水相稳定结构, 采用MP2/aug-cc-pVTZ方法和PCM模型计算得到了复合物的水相结合能. 研究发现, 精氨酸侧链与碱基间的离子氢键作用强度与单体间电荷转移量、 氢键临界点电子密度及二阶作用稳定化能密切相关. 与中性氢键相比, 离子氢键作用具有更显著的共价作用成分. 研究还发现, 精氨酸侧链和碱基间形成的氢键复合物的稳定性次序可以通过氢键受体碱基分子上氧原子和氮原子的质子化反应焓变进行预测, 质子化反应焓变越负, 形成的氢键复合物越稳定.     

带电组氨酸侧链与DNA碱基间非键作用强度的理论研究

采用MP2方法和6-31+G(d,p)基组优化得到了带有一个正电荷的组氨酸侧链与4个DNA碱基间形成的18个氢键复合物的气相稳定结构, 从文献中获取了组氨酸侧链与DNA碱基间形成的12个堆积和T型复合物的气相稳定结构, 使用包含基组重叠误差(BSSE)校正的MP2方法和aug-cc-pVTZ基组及密度泛函理论M06-2X-D3方法和aug-cc-pVDZ基组计算了这些复合物的结合能. 研究结果表明, 包含BSSE校正的M06-2X-D3方法和aug-cc-pVDZ基组能够给出较准确的结合能; 气相条件下, 组氨酸侧链与同种DNA碱基间的离子氢键作用明显强于堆积作用和T型作用, 组氨酸侧链最易通过离子氢键与胞嘧啶C和鸟嘌呤G作用形成氢键复合物, 组氨酸与胞嘧啶C和鸟嘌呤G间的T型作用强于与腺嘌呤A和胸腺嘧啶T间的离子氢键作用; 水相条件下, 组氨酸侧链与同种DNA碱基间的离子氢键作用仍明显强于堆积作用和T型作用, 组氨酸侧链更易与胞嘧啶C和鸟嘌呤G相互作用形成氢键复合物, 但是最强的组氨酸侧链与胞嘧啶C间的T型作用明显弱于与腺嘌呤A和胸腺嘧啶T间的离子氢键作用, 说明水相条件下组氨酸侧链与DNA碱基间主要通过离子氢键作用形成氢键复合物.     

碱基腺嘌呤与多肽酰胺间氢键作用的最佳位点

正确理解核酸碱基和蛋白质多肽间的作用机制有助于人们利用这些生物分子有效地进行分子设计,进而制备具有特殊纳米结构和功能的生物分子材料.本文优化得到了碱基腺嘌呤与N-甲基乙酰胺、甘氨酸二肽、丙氨酸二肽形成的20个氢键复合物的结构并计算了结合能,探讨了腺嘌呤与多肽酰胺间氢键作用的最佳位点.研究发现:腺嘌呤可以使用两个不同位点(A1位点和A2位点)与N-甲基乙酰胺形成N―H…N型或者N―H…O=C型氢键复合物,腺嘌呤使用A1位点与N-甲基乙酰胺形成的N―H…N型氢键复合物更稳定;二肽分子可以使用主链上两个不同位点(丙氨酸的Ala7位点和Ala5位点或者甘氨酸的Gly7位点和Gly5位点)与腺嘌呤形成含有N―H…N和N―H…O=C两条氢键的复合物,二肽分子使用Ala7或Gly7位点与腺嘌呤形成的氢键复合物更稳定;腺嘌呤与多肽间的氢键作用强于其与N-甲基乙酰胺的作用.基于分子中的原子理论与自然键轨道计算结果分析了氢键作用的本质.     

槲皮素与尿嘧啶和胸腺嘧啶氢键的结合位点

深入理解药物分子和核酸碱基间的相互作用机制对合理设计研发新型高效药物有重要意义. 本文运用密度泛函理论B3LYP方法对核酸碱基尿嘧啶和胸腺嘧啶与药物分子槲皮素间的氢键相互作用位点进行了研究. 使用B3LYP/6-31G(d)方法优化得到了30个稳定的氢键复合物结构, 使用B3LYP/6-311++G(3df,2p)方法计算了这些复合物的结合能. 研究结果表明, 槲皮素可以使用5个不同的结合位点与尿嘧啶或胸腺嘧啶形成氢键复合物, 尿嘧啶或胸腺嘧啶可以使用3个不同的结合位点与槲皮素形成氢键复合物. 当槲皮素的结合位点固定时, 槲皮素与尿嘧啶的位点u1或胸腺嘧啶的位点t1形成的氢键作用最强, 与位点u2或位点t2形成的氢键强度最弱; 当尿嘧啶或胸腺嘧啶的作用位点固定时, 二者与槲皮素的位点qu1 形成的氢键作用最强, 与位点qu5 作用强度次之, 与位点qu3的作用强度最弱. 分子中原子(AIM)和自然键轨道(NBO)分析计算结果表明, 轨道作用在氢键中起重要作用.     

槲皮素与腺嘌呤氢键作用的最佳位点

本文优化得到了16个由槲皮素与腺嘌呤形成的氢键复合物的稳定结构,并计算了它们的结合能.研究发现,在气相和水相中,槲皮素均通过qu1位点与腺嘌呤作用形成稳定的氢键复合物.比较了腺嘌呤与槲皮素形成的氢键复合物、腺嘌呤与胸腺嘧啶形成的Watson-Crick碱基对的相对稳定性.在气相条件下Watson-Crick碱基对更稳定,在水相条件下腺嘌呤与槲皮素形成的氢键复合物更稳定,说明水相条件下腺嘌呤与槲皮素之间的相互作用强于与胸腺嘧啶之间的相互作用.基于标准反应Gibbs自由能变的计算结果估算了水相条件下腺嘌呤与槲皮素形成的氢键复合物和Watson-Crick碱基对的相对平衡浓度.     

取代基对腺嘌呤与胸腺嘧啶氢键复合物体系结合能的影响

优化得到了17个取代胸腺嘧啶与腺嘌呤形成的氢键复合物的结构, 并计算了这些复合物的结合能, 探讨了胸腺嘧啶上不同取代基对结合能的影响. 结果表明, CF₃取代的胸腺嘧啶与腺嘌呤间的结合能大于胸腺嘧啶与腺嘌呤间的结合能, 这可能是屈氟尿苷具有阻止病毒及肿瘤扩散功能的原因所在. SO₃H, CN和NO₂取代的胸腺嘧啶与腺嘌呤间具有更大的结合能, 表明这3个基团取代的胸腺嘧啶也可能具有潜在的抗肿瘤作用. 分子中原子理论与自然键轨道分析表明, 在所有体系中, 氢键N—H…N最强, N—H…O=C次之, C—H…O=C最弱, 轨道作用在氢键作用中占有重要地位.     

取代基对腺嘌呤与胸腺嘧啶氢键复合物体系结合能的影响简

优化得到了17个取代胸腺嘧啶与腺嘌呤形成的氢键复合物的结构,并计算了这些复合物的结合能,探讨了胸腺嘧啶上不同取代基对结合能的影响. 结果表明,CF3取代的胸腺嘧啶与腺嘌呤间的结合能大于胸腺嘧啶与腺嘌呤间的结合能,这可能是屈氟尿苷具有阻止病毒及肿瘤扩散功能的原因所在. SO3H,CN和NO2取代的胸腺嘧啶与腺嘌呤间具有更大的结合能,表明这3个基团取代的胸腺嘧啶也可能具有潜在的抗肿瘤作用. 分子中原子理论与自然键轨道分析表明,在所有体系中,氢键N—H…N最强,N—H…O=C次之,C—H…O=C最弱,轨道作用在氢键作用中占有重要地位.     

二乙二醇二甲基丙烯酸酯交联的胸腺嘧啶分子印迹聚合物纤维素支撑膜对核酸碱基分子选择性研究

使用光度分析法探讨了功能单体9-乙烯腺嘌呤和模板分子胸腺嘧啶在甲醇中的结合作用。在此基础上，以二乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，纤维素膜为支持体，制备了分子印迹聚合物膜。通过扫描电镜观察并比较了分子印迹聚合物膜、非分子印迹聚合物膜和纤维素载体膜通道的差异，以胸腺嘧啶、尿嘧啶、胞嘧啶、鸟嘌呤和腺嘌呤为底物，评价了印迹聚合物膜的渗透选择性。结果表明分子印迹膜对模板分子胸腺嘧啶及结构类似物尿嘧啶呈现高的选择性，与用乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂制备的分子印迹膜比较，也呈现高的扩散速率和选择性，因此该膜对生物样品DNA完全水解产物胸腺嘧啶和RNA水解产物尿嘧啶的识别展现了良好的应用前景。     

基于有机磷农药与碱基作用的核酸适体活性位点研究

为了研究核酸适体与4种有机磷农药的作用位点,采用紫外吸收光谱法研究了甲拌磷、丙溴磷、水胺硫磷、氧化乐果与4种碱基的作用。结果表明4种有机磷农药对4种碱基的紫外吸收光谱有不同程度的影响,使碱基的吸收峰发生了红移和减色效应;其中水胺硫磷与胸腺嘧啶、胞嘧啶、腺嘌呤的作用最强,氧化乐果与鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶的作用其次,而丙溴磷、甲拌磷与碱基之间的作用较弱。适体Loop环上的T,C碱基是水胺硫磷重要的结合位点,A,G碱基是氧化乐果重要的结合位点,G碱基是丙溴磷重要的结合位点,而Loop环上的碱基可能不是甲拌磷直接作用的位点。     

DNA甲基化-非甲基化碱基间堆积作用的理论研究

运用二级Mфller-Plesset(MP2)理论方法和cc-pVDZ基组优化了6-甲基鸟嘌呤(O6-MethylG),4-甲基胸腺嘧啶(O4-MethylT)以及5-甲基胞嘧啶(C5-MethylC)与DNA碱基鸟嘌呤(G),腺嘌呤(A),胞嘧啶(C),胸腺嘧啶(T)之间的堆积构型.在MP2/aug-cc-pVXZ//MP2/cc-pVDZ(X=D,T)水平上,采用完全基组外推方法校正了堆积碱基对间的相互作用能,并用完全均衡校正法(CP)校正了基组重叠误差(BSSE).MP2计算结果表明,DNA碱基甲基化使得嘧啶-嘧啶、嘧啶-嘌呤堆积碱基间的平行旋转角发生明显改变,并使堆积碱基间的相互作用能增大.在MP2/cc-pVDZ计算级别上得到了各堆积碱基对的全电子波函数,并用分子中的原子理论(AIM)分析了堆积碱基对间的弱相互作用.AIM分析结果显示,甲基化增强了堆积碱基间的π-π作用,且甲基氢与相邻碱基间形成H2CH…X(X=O,N,CH3,NH2)等类型的氢键.甲基化损伤使碱基间重叠程度增大、π-π作用增强以及堆积碱基间形成多个氢键,是堆积作用能增加的主要原因.     

Towards click chemistry: Multicomponent reactions via combinations of name reactions

In this report, we try to show the importance of incorporation of name reactions in the sequential cascade reaction in which significantly decreasing the number of steps towards an ideal and practical multi-step synthesis of natural products as well showing virtually all the advantages already mentioned for “Click Chemistry”. In addition, since the chiral inductions are desired for most of these sequential name reactions, their asymmetric catalyzed reactions were also described.     

Recent advances in ionic liquids: green unconventional solvents of this century: part II

Abstract

In the second part of our paper, further recent developments of ionic liquids in selected name reactions of carbonyl chemistry such as Mannich, Reformatsky, Cannizaro, Streacker, Barbier, Pechmann, etc. are described.     

Competitive thermal ene reaction and Diels-Alder reactions of 2-[N-(alk-2-enyl)benzylamino]-3-vinylpyrido[1,2-a]pyrimidin-4(4H)-ones

Thermal reaction of 2-[N-(alk-2-enyl)benzylamino]-3-(2-substituted and 2,2-disubstituted)vinylpyrido[1,2-a]pyrimidin-4(4H)-ones gave azepine, the desired ene products, and/or pyran derivatives. The formation of the latter was responsible for the [4+2] cycloaddition reaction between the α,β-unsaturated ester carbonyl moiety as a diene part and the alkenylamino moiety as an ene one. The reaction features depended upon the kinds of substituents both on the vinyl and alkenyl counterparts; strongly electron-withdrawing substituents on the vinyl moiety or an electron-donating substituent on the alkenyl one changed the reaction feature from the ene reaction to the hetero Diels-Alder reaction.     

Palladium bis(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate) catalyzed Suzuki, Heck, Sonogashira, and cyanation reactions

Palladium bis(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate): a structurally well-defined O-containing transition metal complex is reported as an efficient catalyst for Suzuki, Heck, and Sonogashira cross-coupling reactions. The protocol was also applied successfully for cyanation of aryl halides under milder operating conditions. The system tolerated the coupling of various aryl halides with alkenes, alkynes, and organoboronic acid along with the cyanation of aryl halides providing good to excellent yields of desired products.     

Boehmite@tryptophan‐Pd nanoparticles: A new catalyst for C–C bond formation

A boehmite@tryptophan‐Pd nanoparticulate catalyst was prepared by a simple, fast and convenient route. The nanomaterial was characterized using various techniques and employed as a thermally stable catalyst for Heck, Stille and Suzuki cross‐coupling reactions. Optimized conditions for these reactions are described. The catalyst could be isolated, post‐reaction, by simple filtration and recycled for several consecutive cycles without a notable change in its activity.     

Oxa-Michael加成反应的研究新进展

Oxa-Michael加成反应是一类重要的反应, 经常被用于天然产物的合成, 但该反应直到近几年才被深入研究. 简要综述了oxa-Michael加成反应的研究进展.     

Tandem Hass-Bender/Henry reaction for the synthesis of dimethylnitro alcohols from benzylic halides

Dimethylnitro alcohols are constructed in a one-pot process from benzylic halides and 2-nitropropane. The use of tetrabutylammonium fluoride (TBAF) as the promoter is essential for this tandem Hass-Bender/Henry reaction to proceed.     

温度和时间对有机合成反应影响的探讨

根据物理化学和有机合成原理,从动力学、热力学、反应机理及溶解度等各方面详细分析了反应温度和反应时间对有机合成反应的影响。通过这些分析,可以让同学们更好地在合成反应课程的学习中掌握和分析反应温度和反应时间对反应的影响。     

具有相同简单级数的不同反应类型的半衰期公式

化学反应的半衰期公式不仅与反应级数有关,而且与反应类型相关。具有相同简单级数的不同类型反应的半衰期表达式也往往不一致。对具有简单级数反应的半衰期表达式进行了分析,重点讨论了不同类型的二级反应和三级反应半衰期表达式的特点及其他们之间的内在联系和区别。     

钯催化的交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖获奖工作介绍

钯催化的交叉偶联反应是非常实用的合成新方法.文章给出了Heck反应、Negishi反应和Suzuki反应的概念,对其反应机理作了详细的说明,并对其在复杂化合物和天然产物全合成中的应用作了评价.