分子力学计算的参数化过程

介绍了如何通过设计模型分子构造参数的方法和过程：首先设计模型分子；在平衡位置附近选择几个点，对模型分子进行分子力学和量子化学的计算；计算出量子化学能量Eqm和分子力学能量Emm的差值；然后对结构参数（健长，键角，二面角）和能量差值进行拟合，得拟合曲线的方程，从方程的系数可求出参数．文章给出了一些实例．     

用分子片轨道逐步剔除法研究电子离域

估计分子中不同类型的电子离域作用（如p-π → d-π和p-π → σ~*）的相 对强弱对理解分子中化学键的本质有关键的作用。剔除某一分子片轨道（d-π或σ ~*）后分子体系能量的改变可用来计算电子离域到该轨道的离域能。由于轨道之间 的相互作用,使离域能的计算与轨道剔除的次序有关。为克服这种不确定性,可以 逐步轮流增加某一对特定轨道（d-π和σ~*）的库仑积分,以使这对轨道在分子波 函数中的比重逐步减少,即将这对轨道轮流逐步剔除。这样可将轨道间的相互影响 减小以至消除,从而得到各轨道的精确的离域能。以H_3PO中P-O键为例说明了轨道 逐步剔除方法的应用。     

有机链状分子的定域分子轨道的研究

利用Foster-Boys定域化程序和STO-3G ab initio方法,对含有C、H、O、N原子的100多个有机链状分子进行了研究,得到定域分子轨道能量及其相互作用参数。应用这些参数和定域分子轨道模型,对于众多的含有C、H、O、N原子的有机链状分子,可得到相应的正则分子轨道能量及其与定域分子轨道的关系。以此预测它们的电离能,结果与实验值符合较好。     

噻吩与6种氢化物相互作用本质的从头算MP2研究

在从头算MP2/aug-cc-pVDZ理论水平上,研究了6种典型氢化物HnX（HCl、HF、H2O、H2S、NH3、PH3）与杂芳环噻吩（C4H4S）分子形成复合物的几何形状及其相互作用的本质。寻找到C4H4S与小分子氢化物形成的π型优势噻吩复合物。用对称匹配微扰理论（SPTA）和自然键轨道（NBO）理论,分析了该系列复合体系的能量及其分项。SPTA模拟计算结果表明,C4H4S系列6种小分子氢化物复合体系间的静电作用能和色散作用能贡献较大,是关键项,而分子间的诱导作用能的贡献占比较小。其中当X=F或O原子时,分子间静电相互作用能分项占比稍占优势,而当X=N,Cl,S和P原子时,则分子间色散相互作用能分项稍占优势。自然键轨道理论和电子局域密度函数图也支持以上结论。     

1-碘丙烷分子的电子动量谱学研究：自旋-轨道耦合效应与分子内轨道相互作用

利用不对称不共面电子动量谱仪,在2.5 keV碰撞能量下,采用高精度的SAC-CI方法计算了1-碘丙烷分子束缚能谱,同时采用Hartree-Fock、B3LYP/aug-cc-pVTZ（C,H）6-311G＊＊（I）方法计算其电子动量分布. 并对电离能峰进行了标示. 结合非相对论与相对论计算方法以及自然键轨道分析,对最外层两个轨道（碘的5p孤对）的自旋-轨道耦合效应与分子内轨道相互作用进行了比较. 两种相互作用对电子动量分布的不同影响是可观的. 实验结果与相对论计算的结果一致,表明1-碘丙烷分子内自旋-轨道耦合效应占主导.     

铜锌金属天然酶活性中心量子化学计算

以菠菜叶中天然超氧化物歧化酶（SOD）铜锌活性中心及人为去掉金属锌的活 性中心为模板，运用Gaussian 94量子化学程序，在B3LYP/LANL2DZ基组水平上进行 了计算，获得了分子轨道能量、电荷分布以及原子轨道对前沿分子轨道贡献的信息 。结果表明，金属铜对于催化歧化超氧阴离子O_2~-具有至关重要的作用，而金属 锌起到稳定结构和促成构建活性中心的作用。     

（HAINH）n（n=2—3）环状化合物的结构特征

用自洽场理论（HF）和密度泛函理论（DFT）的B3LYP方法，在6－3G的水平上对化合物（HAlNH)2和（HAlNH)3的几何结构进行优化，并分别与环丁二烯C4H4和苯分子C6H6的结构和成键方式进行比较。以B3LYP／STO－3G方法讨论其分子轨道波函数．。结果表明：C4H4和（HAlNH)2均为D2h对称，前者为长方形结构，形成两个孤立的π键，而后者为菱形结构，形成一个π4^4键。C6H6和（HAlNH)3分子点群分别为D6h和D3h，并均形成一个π6^6键，成键原子对分子轨道的贡献不同，其中C原子是完全等价的。而Al和N原子各不相同，N原子比Al的贡献要大得多。     

定量结构-性质相关原理在阴离子表面活性剂临界胶束浓度预测中的应用

利用定量结构-性能相关（QSPR）原理，建立起了8类不同结构，计40个阴离子 表面活性剂临界胶束浓度（cmc）的定量模型。所得到的最佳模型包括：分子总能 量（E_T）、分子生成热（ΔH_f）、分子偶极矩（D）、前线分子轨道能量（E_ (LUMO),E_(HOMO)）及憎水基0级Kier & Hall指数（KHO），计6个描述符，复相关 系数R~2 = 0.9778。     

含双键有机小分子的定域分子轨道的研究

选择22种具有双键的有机小分子(含C、H、O和N原子)作模型分子,应用ab initioSTO-3G和Foster-Boys定域化分子轨道程序,对它们的定域分子轨道进行了研究,得到了定域分子轨道能量,确定了相应分子轨道间的相互作用。对烯类分子的光电子能谱进行了分析,结果较为满意。     

菁染料光解机理的前线分子轨道研究

通过SCF PM3和AM1 MO计算研究，揭示了正离子型菁染料与相应中性化合物在分子几何、电荷分布、前线分子轨道能级和组成等方面的不同特点。特别是根据前线轨道理论和成键三原则，通过比较氧的激发单态（^1O2^*)或超氧负离子自由基（O2^-.）与标题物之间的前线轨道相互作用，阐明了标题物的光解机理和正离子较中性化合物光稳定的根由。结论与实验事实良好相符。     

STAT3环烷烃并噻吩类衍生物抑制剂的三维定量构效关系研究

本文对STAT3抑制剂的化学结构与生物活性之间的关系进行研究。采用三维定量构效关系(3D-QSAR)中的比较分子力场分析(CoMFA)和比较分子相似性指数分析(CoMSIA)方法针对52个STAT3抑制剂建立3D-QSAR模型,阐明了抑制剂化学结构与其生物活性之间的关系。所构建的CoMFA模型交叉验证系数为0.548,非交叉验证系数为0.754,标准偏差为0.278,显著系数为58.297;所构建的CoMSIA模型交叉验证系数为0.892,非交叉验证系数为0.597,标准偏差为0.192,显著系数为57.794。结果显示CoMFA和CoMSIA模型具有良好的稳定性和预测能力。3D-QSAR模型等势图提供的相关场信息对新型STAT3抑制剂的设计具有指导意义。     

2,4-二氨基嘧啶类FAK抑制剂的3D-QSAR研究

摘要 本文选取42个2,4-二氨基嘧啶类FAK小分子抑制剂,分别以比较分子场分析法（CoMFA）与相似性指数分析法（CoMSIA）构建3D-QSAR模型,评价模板分子、公共骨架点、最小能量优化参数、分子构象等因素对模型优化的影响。分析最优模型中立体场、静电场以及氢键等因素对抑制剂活性的影响,并应用分子对接分析该类抑制剂与FAK蛋白的相互作用。结果表明选择16号化合物作为模板分子,骨架A作为公共骨架点,最小能量优化参数中电荷、最大迭代系数、最低能量限定值分别为MMFF94、1000、0.01 Kcal/mol时所构建的模型最优。以CoMFA和CoMSIA构建的3D-QSAR模型的交叉验证系数（q2）分别为0.666和0.736,非交叉验证系数（R2）分别为0.990和0.989,表明此模型具有良好的预测能力。分子对接分析显示,其与FAK的氨基酸残基CYS502、ASP564形成了重要的氢键作用,并与周围残基形成了较强的疏水作用。通过3D-QSAR的构建与分子对接分析,可指导2,4-二氨基嘧啶类FAK小分子抑制剂的进一步结构优化设计。     

Molecular docking and 3D-QSAR study of pyranmycin derivatives against 16S rRNA A site

To understand pharmacophore properties of pyranmycin derivatives and to design novel inhibitors of 16S rRNA A site, comparative molecular field analysis (CoMFA) approach was applied to analyze three-dimensional quantitative structure–activity relationship (3D-QSAR) of 17 compounds. AutoDock 3.0.5 program was employed to locate the orientations and conformations of the inhibitors interacting with 16S rRNA A site. The interaction mode was demonstrated in the aspects of inhibitor conformation, hydrogen bonding and electrostatic interaction. Similar binding conformations of these inhibitors and good correlations between the calculated binding free energies and experimental biological activities suggest that the binding conformations of these inhibitors derived from docking procedure were reasonable. Robust and predictive 3D-QSAR model was obtained by CoMFA with q² values of 0.723 and 0.993 for cross-validated and non-cross-validated, respectively. The 3D-QSAR model built here will provide clear guidelines for novel inhibitors design based on the Pyranmycin derivatives against 16S rRNA A site.     

Identification of potential CRAC channel inhibitors: Pharmacophore mapping, 3D-QSAR modelling,and molecular docking approach

Upregulation of store-operated Ca²⁺ influx via ORAI1, an integral component of the CRAC channel, is responsible for abnormal cytokine release in active rheumatoid arthritis, and therefore ORAI1 has been proposed as an attractive molecular target. In this study, we attempted to predict the mechanical insights of ORAI1 inhibitors through pharmacophore modelling, 3D-QSAR, molecular docking and free energy analysis. Various hypotheses of pharmacophores were generated and from that, a pharmacophore hypothesis with two hydrogen bond acceptors, one hydrogen bond donor and two aromatic rings (AADRR) resulted in a statistically significant 3D-QSAR model (r² = 0.84 and q² = 0.74). We believe that the obtained statistical model is a reliable QSAR model for the diverse dataset of inhibitors against the IL-2 production assay. The visualization of contours in active and inactive compounds generated from the 3D-QSAR models and molecular docking studies revealed major interaction with GLN108, HIS113 and ASP114, and interestingly, these residues are located near the Ca²⁺ selectivity filter region. Free energy binding analysis revealed that Coulomb energy, van der Waals energy and non-polar solvation terms are more favourable for ligand binding. Thus, the present study provides the physical and chemical requirements for the development of novel ORAI1 inhibitors with improved biological activity.     

马来酰胺类糖原合成酶激酶-3β抑制剂的分子对接和三维定量构效关系

通过分子对接和三维定量构效关系(3D-QSAR)两种方法来确定两类马来酰胺类的糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)抑制剂的结合方式. 首先, 用分子对接确定抑制剂与GSK-3β结合模式及其相互作用; 然后用比较分子力场分析法(CoMFA)与比较分子相似性指数分析法(CoMSIA)对48个化合物做三维定量构效关系的分析. 两种方法得出的交互验证回归系数分别为0.669(CoMFA)和0.683(CoMSIA), 证明该模型具有很好的统计相关性, 同时也说明该模型具有较高的预测能力.根据该模型提供的信息, 设计出9个预测活性较好的分子.     

3-氨磺酰苯甲酸类AKR1C3抑制剂的3D-QSAR和分子对接研究

醛酮还原酶1C3(AKR1C3)作为治疗前列腺癌的新靶点已成为研究热点,3-氨磺酰苯甲酸衍生物对其具有高效的选择性和抑制活性。本文采用比较分子场分析(COMFA)和比较分子相似性指数分析(COMSIA)方法,将经分子对接后的34个优势构象组成训练集和11个优势构象组成测试集,构建三维定量构效关系(3D-QSAR)模型。COMFA模型的交叉验证系数(q2),非交叉验证系数(R2),标准偏差(SEE)和F值分别为0.761,0.973,0.122,185.963;自举法回归系数为R2bs=0.98。最佳组合COMSIA模型的q2,R2,SEE,F和R2bs分别为0.734,0.984,0.097,147.850,0.994。COMFA和COMSIA模型的系统外部测试R2pred分别为0.864和0.756,r2m分别为0.8127和0.5377。这些结果表明,所建立的QSAR模型具有较高的可靠性和较强预测能力。经三维等势图分析可知,在2、5或6位适当增加取代基体积,或在5位引入氢键受体,或在7位引入负电性取代基则能提高化合物的生物活性。该模型为进一步设计具有更优选择性和活性的化合物提供了理论依据。     

抗癌性喹唑啉类二氢叶酸还原酶抑制剂三维定量构效关系

在对一系列抗癌性7,8-二烃基-1,3-二氨基吡咯-[3,2-f]喹唑啉类二氢叶酸还原酶抑制剂的二维定量构效关系（2D—QSAa）研究基础上,应用比较分子场分析法对该类配合物进行了三维定量构效关系（3D—QSAR）研究．建立了具有良好的统计学性能及预报能力的3D．QSAR模型,非交叉验证相关系数为0．993,交叉验证相关系数为0．619,估算的标准误差0．208,统计方差比193．4．该模型表明立体场因素的影响比静电场因素大很多,此结果与我们已经报道的2D—QSAR模型结果相一致．然而,3D—QSAR模型提供了可视化的立体场、静电场因素对活性的影响．3D—QSAR研究对实验上提出的二氢叶酸还原酶与药物分子的疏水键合作用机理得到了进一步的理论解释．     

Molecular structure and substitution effects on diphenylanthrazolines for organic semiconductors: A theoretical study

A theoretical model for calculating molecular structure parameters of a series of diphenylanthrazolines with different substitutes by using density functional theory B3LYP/6-31G^* is presented. In addition, a theoretical characterization for molecular structure without the substitute radical (4,9-diphenylanthrazoline) was performed. Furthermore, the highest occupied molecular orbitals and lowest unoccupied molecular orbitals, gap energy, ionization potential, and electronic affinity were obtained by means of density functional theory calculations and compared with experimental data. The results showed a decrease in gap energies when incorporating radicals to the base anthrazoline structure.