醇及脱氧核糖与水分子间三体作用强度的快速准确计算

快速准确预测醇及脱氧核糖分子与水形成的氢键复合物的三体作用强度, 对准确模拟水环境下蛋白质和DNA的结构和功能至关重要. 基于对多体极化作用的理解, 在可极化偶极-偶极作用模型(PBFF)基础上, 将体系中的极性化学键视为化学键偶极, 通过模拟键偶极的极化计算了醇及脱氧核糖与水分子形成的氢键复合物的三体作用能. 通过拟合甲醇与水氢键复合物的三体作用能随分子间距离变化的能量曲线确定了所需的参数. 将模型和所确定的参数应用于计算更多的甲醇、 乙醇及脱氧核糖与水氢键复合物的三体作用能, 检验了模型的准确性和参数的可转移性. 计算结果表明, 可极化偶极-偶极作用模型及所确定的参数能够较好地预测具有不同结构的氢键复合物的三体作用强度, 其精度可与MP2方法的计算精度相当.     

氨基酸侧链与氧化鸟嘌呤碱基对体系的氢键作用

应用量子化学方法,分别在气相和水溶液中对氨基酸侧链与氧化鸟嘌呤碱基对(8-oxo-G∶C)形成的三体复合物的氢键键能、几何结构、电荷分布及二阶稳定化能进行了研究.结果表明,水溶液的存在削弱了复合物中的氢键强度,电荷分布变化明显,水溶液中形成氢键位点的电荷变化量约为气相中的10倍,而几何结构变化不明显、对于酶与DNA之间的相互作用的研究需在水溶液中进行.水溶液对带电三体复合物中8-oxo-G∶C与氨基酸侧链间的氢键有较大影响,键能平均减小了69.23 k J/mol,不带电复合物仅减小了3.60k J/mol.水溶液中三体复合物中8-oxo-G∶C间的氢键受侧链的影响不大,且与侧链带电与否无关,带电复合物和不带电复合物的氢键强度分别减小了24.57和30.05 k J/mol,且二阶稳定化能越大,其对应的氢键键长越短.     

环硼氮烷与HCl,CHCl_3构成的分子间氢键的理论研究

用MP2方法和B3LYP方法,在6-31G(d,p)基组下对复合物环硼氮烷-HCl体系和环硼氮烷-CHCl3体系进行优化,研究了其分子间氢键的本质.计算结果表明,氯仿与环硼氮烷分子之间的相互作用使C-H键长缩短,振动频率增大(蓝移),而HCl与环硼氮烷分子之间的相互作用使H-Cl键长增长,振动频率减小(红移).自然键轨道(NBO)分析表明,影响氢键红移和蓝移主要有3个因素:n(Y)→σ*(X-H)超共轭作用、X-H键轨道再杂化和质子供体电子密度重排.其中,超共轭作用属于键伸长效应,电子密度重排和轨道再杂化属于键收缩效应.环硼氮烷-HCl体系的构型1和2伸长效应处于优势地位导致形成红移氢键;环硼氮烷-CHCl3体系中,由于键收缩效应处于优势地位导致形成蓝移氢键.     

BeH2与HX(X=F,Cl, Br,I)形成的二氢键复合物的结构特征与本质

对BeH2与HX(X=F, Cl, Br, I)形成的二氢键复合物的结构特征及本质进行了探讨. 在MP2/6-311++G(3d,3p)水平优化、频率验证, 得到复合物的分子结构, 用分子间距离及电子密度拓扑理论确认BeH2与卤化氢已形成了二氢键型复合物. 在MP2/6-311++G(3d, 3p)水平下进行基函数重叠误差(BSSE)校正后的结合能在-14.468 kJ·mol-1到-5.464 kJ·mol-1之间.用对称匹配微扰理论(SAPT)对复合物的结合能进行分解, 结果表明, BeH2…HX二氢键复合物中静电能对总吸引能的贡献都是最主要的, 但交换排斥能、诱导能、色散能对总结合能的贡献也很重要. 从BeH2…HF到BeH2…HI, 诱导能对总吸引能的贡献从37.8%逐渐减小到24.0%. 而色散能对总吸引能的贡献从BeH2…HF体系中的16.0%逐渐增加到BeH2…HI体系中的33.8%.     

三聚氰胺和环三酮氢键复合物的理论研究

用AM1和PM3方法对三聚氰胺和环三酮衍生物的超分子复合物进行理论研究, 得到稳定化能和相对生成焓; 在AM1优化构型的基础上, 分别用INDO/SCI和AM1方法计算复合物的电子光谱和红外光谱. 结果表明, 两个单体通过氢键形成多聚体, 导致体系能量降低, 单体的电性和位阻差异能改变体系的稳定化能. LUMO-HOMO能隙的减小使电子光谱吸收峰发生红移, 氢键的形成削弱了单体原来的N-H键, 使红外振动频率变小.     

水团簇(H2O)n中多体作用强度与水分子间距的关系

使用高精度从头算方法(含基组重叠误差校正)计算了水团簇(H₂O)_n (n = 8, 10, 16, 20, 22, 24)中的所有二体、三体和四体作用能,分析了水团簇中的多体效应.研究表明,二体作用对体系总作用能的贡献高达70%以上,三体作用对总作用能的贡献可高达25%,四体作用在总作用能中所占比例不超过3%,五体及以上多体作用能在总作用能中所占比例更小,不超过0.5%.本文研究还表明,两个水分子间距小于0.68 nm的二体作用、三个和四个水分子中最近的两个水分子间距小于0.31 nm的三体和四体作用对体系总作用能的贡献高达99.4%.因此,以生物体系为对象的分子模拟方法应该具备准确地模拟两个水分子间距小于0.68 nm的二体作用、三个和四个水分子中最近的两个分子间距小于0.31 nm的三体和四体作用的能力.     

水溶液中氨基酸侧链对G∶C碱基对间氢键影响的理论研究

利用量子化学方法研究了气相和水溶液下,氨基酸侧链与鸟嘌呤和胞嘧啶间的氢键作用.应用B3LYP/6-31+G(d,p)方法优化复合物几何结构,使用MP2/aug-cc-p VDZ方法进行复合物能量、自然键轨道(NBO)电荷和二阶稳定化能的计算.结果表明,水溶液可使氨基酸侧链与碱基或碱基对之间氢键键能显著减小;带电复合物气相和水溶液氢键键能之差范围为50.63~146.48 k J/mol,中性为0.17~24.94 k J/mol;电荷的转移量与氢键键能成正比,电荷转移量越多,复合物越稳定;二阶稳定化能与氢键键长成反比,与电荷转移量成正比,且气相与水溶液氢键二阶稳定化能之比约为两相的电荷转移量之比.水溶液对该类体系中氢键作用具有明显影响.     

肾上腺素与胞嘧啶相互作用的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论（DFT）B3LYP方法和6-311＋G（d,p）基组对肾上腺素-胞嘧啶复合物进行结构优化和频率计算,得到15种稳定的复合物.研究发现,所有的复合物进行基组重叠误差（BSSE）校正后的相互作用能为-11.43^-48.96kJ/mol,符合氢键能量范围,相互作用能主要由氢键所贡献.结构和振动频率分析显示,氢键的形成使相应O（N）—H键的键长变长,对称伸缩振动频率减小,说明复合物中形成的氢键都是正常的红移型氢键.应用自然键轨道（NBO）理论和分子中的原子（AIM）理论对15种复合物的氢键性质和特征进行分析,发现氢键对于复合物的稳定性起着重要作用,当复合物形成2个或更多的氢键时,氢键的数目、类型及强度共同决定着复合物的稳定性,复合物基本符合三氢键〉二氢键〉单氢键的稳定顺序,三氢键复合物4是最稳定的,复合物3存在单氢键O—H…O,比部分二氢键复合物要稳定.     

SiH4与HX(X=F,Cl,Br,I)形成的二氢键复合物的结构特性及本质

对SiH4与HX形成的二氢键复合物的结构特征及本质进行了探讨.在MP2/6-311++G(3d,3p)水平优化、频率验证得到复合物的分子结构,通过分子间距离及电子密度等值线图,确认SiH4与卤化氢已形成了二氢键复合物.MP2/6-311++G(3d,3p)水平下进行BSSE校正后的结合能为2.703～4.439 kJ/mol.用对称匹配微扰理论对结合能进行分解,分解结果显示,SiH4…HX(X=F,Cl,Br,I)二氢键复合物中静电能对总吸引能的贡献小于28%,并且相对稳定.这就是说SiH4…HX二氢键复合物的本质并非静电作用.而是静电能、诱导能、色散能、交换能对总结合能的贡献都非常重要.     

吡啶与HCl和CHCl3形成分子间红移氢键和蓝移氢键的理论研究

采用量子化学从头算的MP2方法, 分别在6-31G(d,p), 6-311+G(d,p)和AUG-cc-pVDZ基组下, 研究了复合物C5H5N…HCl(1), C5H5N…HCCl3(2)和C5H5N…HCCl3(3)的分子间氢键. 计算结果表明, 在复合物1中, HCl中Cl—H键伸长, 形成Cl—H…N红移氢键; 在复合物2中, HCCl3中C—H键伸长, 形成C—H…N 红移氢键; 在复合物3中, HCCl3中C—H键收缩, 形成C—H…π蓝移氢键. 自然键轨道(NBO)分析表明, 影响氢键红移和氢键蓝移主要有3个因素: n(Y)→σ*(X—H)超共轭作用、X—H键轨道再杂化和质子供体电子密度重排. 其中, 超共轭作用属于键伸长效应, 电子密度重排和轨道再杂化属于键收缩效应. 在复合物1和2中, 由于键伸长效应处于优势地位导致形成红移氢键; 在复合物3中, 由于键收缩效应处于优势地位导致形成蓝移氢键.     

化学结构中互变键、交替键和芳香键的自动识别

化学结构计算机处理中最常遇到的困难是互变现象、交替键和芳香键的处理, 尽管解决这些问题的方法早有报道,但它们都有仅考虑计算机处理的方便,而很少 注意其化学应用的不足。本工作在环系识别算法的基础上,设计了新的识别算法, 使得识别的整体性能更好,形成了拥有自主知识产权的软件。简要介绍了这些算法 ,并通过例子说明了它们的可能应用。     

Thrombolytic Agents: Nanocarriers in Targeted Release

A thrombus, known as a blood clot, may form within the vascular system of the body and impede blood flow. Thrombosis is the most common underlying pathology of cardiovascular diseases, contributing to high morbidity and mortality. However, the main thrombolytic drugs (urokinase, streptokinase, etc.) have shortcomings, including a short half-life, serious side effects and a lack of targeting, that limit their clinical application. The use of nano-drug delivery systems is expected to address these problems and a variety of approaches, including biological and physical responsive systems, have been explored. In this report, recent advances in the development of targeted nano-drug delivery systems are thoroughly reviewed.     

Thermal analysis studies on the boron-potassium perchlorate-nitrocellulose pyrotechnic system

Studies have been carried out on the boron-potassium perchlorate-nitrocellulose pyrotechnic system by DSC, simultaneous TG-DTA-mass spectrometry and chemical analysis. Quantitative measurements have been made on the exothermic pre-ignition reaction which took place above 360°C and the results have been compared with those obtained previously for the corresponding systems containing zirconium and a zirconium/nickel alloy.     

电位型传感器嵌入式遥测系统的研制

研制了一种应用于电位型传感器的嵌入式遥测系统。系统由采样发送端、接收端和计算机组成。采样发送端包括电流放大器、∑-Δ型模数转换器、微控制器和无线数据传输模块,接收端包括无线数据传输模块、微控制器和协议转换器,接收端通过通用串行总线( USB)接口和计算机连接。嵌入式软件用C语言编写,控制信号的采集和传输;上位机软件用 LabVIEW编写,用于数据存储和显示。系统采集电压信号范围为±1.17 V。为验证该系统的精度和可靠性,应用本套系统和数字多用表对一组电位值进行了对照测试,并用自制的氢离子选择性电极进行了酸度变化响应测试。结果表明,本系统电位测量值可以精确到0.1 mV,且抗噪能力良好,pH响应测量的线性相关系数R2=0.998,变化曲线和商品化的电化学分析仪的结果一致。此系统硬件均由标准芯片组成,采样发送端尺寸为29 mm×14 mm×11 mm,可以用于电位型传感器的远程实时检测。     

基于贝叶斯网的生态工业系统中企业Agent协作关系建模

生态工业系统中的每个企业都可以建模为智能Agent。介绍了一种基于贝叶斯网的方法,对各企业Agent之间的协作关系进行建模。该法能有效表达各企业Agent行为策略之间的因果关系,进而可以对生态工业系统中各企业在不同情况下采取的行为策略进行预测和决策。     

不同底物体系下漆酶的失活动力学研究

本文对三种体系的漆酶热失活动力学进行了研究,并对动力学参数进行了相应的分析。结果显示,漆酶在纯水溶液中的失活符合一级动力学模型,其失活方程为lnA=-0. 1353t-2. 2522。在有毒有机物体系(2,4-二氯酚和吲哚溶液)中漆酶的失活仍符合一级失活动力学模型,失活速率常数减小,但半衰期增大。在极性溶液(乙醇)中,漆酶的反应速率常数最小,可能是因为漆酶分子内部作用力的变化导致了漆酶反应变缓;在非极性体系(异辛烷溶液)中,水-疏水体系减少了对酶的伤害,利于酶的稳定,延长了漆酶半衰期;极性或非极性体系中的漆酶失活均符合一级动力学失活模型。     

四元体系LaCl3-ZnCl2-HCl(7%)-H2O(25℃)和三元体系ZnCl2-HCl-H2O(25℃)相平衡的研究

测定了四元体系LaCl₃-ZnCl₂-HCl(7%)-H₂O(25℃)的稳定平衡的溶度数据，绘制了相应的溶度图。该体系是由5个固相区LaCl₃·7H₂O(原始盐)、3LaCl₃·2ZnCl₂·25H₂O、LaCl₃·2ZnCl₂·11H₂O、2LaCl_{3相似文献}   

Determination of the Rigorous Transfer Function of An Isothermal Titration Microcalorimeter with Peltier Compensation

An old problem in Isothermal Titration Calorimetry is the accurate characterisation of the instrument, i.e. the determination of the instrumental transfer function. Normally, this calibration is performed electrically or through well known chemical reactions, but the transfer function parameters obtained by both methods generally do not agree: the first method normally yields smaller time constants than the second one. This fact is explained by the different path the heat flux takes towards the thermal sink. However, the time constants must be independent of the experiment type (electrical or chemical). In order to attain this independency, a realistic physical model of the system is developed taking into account the different heat sources and the paths in the system and using physically attainable (experimental and theoretical) inputs for testing the model. Important results from the model study are that the instrument is represented by different transfer functions, depending on the heat source location, and that the time constants are the same, regardless of the heat source location. A very simple and fast method based on such non-phenomenological physical model for obtaining the transfer function of an Isothermal Titration Microcalorimeter is applied here.This revised version was published online in November 2005 with corrections to the Cover Date.     

Life—a complex polymer system

After a discussion of the different levels of macromolecules, the phenomenon of life is regarded as a complex polymer system. The thermodynamic basis of general system theory is explained as well as the character of system laws. The important notion of emergent system properties is stressed, and life is explained as a system property of a sufficiently complex system. The general applicability of the systemic approach is pointed out, and some examples are provided. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem 42: 471–478, 2004     

Solvent system selection in counter-current chromatography using conductor-like screening model for real solvents

The aim of this investigation was to minimize the experimental effort for solvent system selection in counter-current chromatography. The separation mechanism in counter-current chromatography is based exclusively on the partitioning of the solute between the two liquid phases. Therefore, a quantum chemical method combined with statistical thermodynamics (conductor-like screening model for real solvents, COSMO-RS) was used for the prediction of the partition coefficient. A comparison of the experimental and predicted data for five model solutes systems demonstrated the potential of the use of COSMO-RS as a screening tool for the solvent system selection.