石房蛤毒素(STX)衍生物的电子结构与毒性-结构关系研究

本文对十个石房蛤毒素(Saxitoxin,STX)衍生物进行了量子化学(INDO)计算,得到了多种电子结构信息。据此研究了它们的电子结构特征,确定了它们的活性部位。通过构效关系研究,发现某些电子结构指数与毒性之间存在较好的相关关系。这些结果为讨论该类化合物的作用机理、与受体之间的相互作用及进一步的分子设计提供了有价值的信息。     

河豚毒素(TTX)及其衍生物的电子结构和构效关系及与石房蛤毒素(STX)的比较研究

对河豚毒素(TTX)及其五个衍生物进行了量子化学计算, 根据对其电子结构及相关分析研究结果, 结合其空间结构特点, 讨论了它们的活性部位、作用方式及构效关系, 发现胍基是最重要的正电中心,在与受体作用时发挥接受电子的重要作用; O(17), O(18), O(15),O(21), O(19)等氧原子是供电子的主要负电部位。对TTX与石房蛤毒素(STX)进行了电子结构和空间结构比较, 发现它们具有相似的电子结构特征, 而且主要活性部位在空间位置上基本相互对应。这表明钠离子通道阻断剂在与受体相互作用时具有共同的结构特征和作用方式, 同时也为探讨受体结构提供了有价值的信息。     

河豚毒素(TTX)及其衍生物的电子结构和构效关系及与石房蛤毒素(STX)的比较研究

对河豚毒素(TTX)及其五个衍生物进行了量子化学计算, 根据对其电子结构及相关分析研究结果, 结合其空间结构特点, 讨论了它们的活性部位、作用方式及构效关系, 发现胍基是最重要的正电中心,在与受体作用时发挥接受电子的重要作用; O(17), O(18), O(15),O(21), O(19)等氧原子是供电子的主要负电部位。对TTX与石房蛤毒素(STX)进行了电子结构和空间结构比较, 发现它们具有相似的电子结构特征, 而且主要活性部位在空间位置上基本相互对应。这表明钠离子通道阻断剂在与受体相互作用时具有共同的结构特征和作用方式, 同时也为探讨受体结构提供了有价值的信息。     

敬钊毒素-V剪切体Y1-JZTX-V的化学合成与氧化复性及其钠通道活性鉴定

应用芴甲氧羰基(Fmoc)固相方法化学合成了敬钊毒素-V（JZTX-V）分子N-端酪氨酸残基剪切体(Y1-JZTX-V),并且通过反相高效液相色谱和质谱对不同条件下的氧化复性结果进行监测,从而得到该剪切体的最佳氧化复性条件:0.1 mol/L Tris-HCl缓冲液、pH 7.50、1 mmol/L还原型谷胱甘肽(GSH)、0.1 mmol/L氧化型谷胱甘肽(GSSG)、样品浓度为0.05 mg/L、复性温度为4 ℃。膜片钳电生理实验结果显示敬钊毒素-V剪切体Y1-JZTX-V对大鼠背根神经节(DRG)细胞上表达的河豚毒素不敏感型(TTX-R)与河豚毒素敏感型(TTX-S)钠电流均有抑制作用,其半数抑制浓度(IC50)分别为(160±2.5) nmol/L和(39.6±3.2) nmol/L。与天然的敬钊毒素-V相比,该剪切体对大鼠DRG细胞上的TTX-S钠电流的抑制作用基本一致,但对TTX-R钠电流的抑制作用却大大降低,表明敬钊毒素-V分子N-端的酪氨酸残基是一个与TTX-R钠通道结合活性相关的氨基酸残基。     

镧对心肌细胞钾通道的作用研究

用全细胞膜片钳记录方式研究了La^3^+对大鼠心室肌细胞钾通道的作用机理。对酶解分离的大鼠心室肌细胞施一跃迁电压可引出一非钙依赖性电压去激活的外向钾电流。将10μmol/LLa^3^+加入细胞外液后，非钙依赖性电压去激活的外向钾电流明显减小，这提示在大鼠心室肌细胞钾通道上存在La^3^+结合位点。     

μ-芋螺毒素及其类似物的定量构效关系研究

μ-芋螺毒素是肌肉型钠离子通道的专一性阻断剂,本文主要采用PLS（PartialLeastSquare）多元数学分析方法对μ-芋螺毒素及其17个类似物进行了定量构效关系研究,建立了QSAR模型,其模型的交叉验证值R2＝0．813,Y实验值与Y预测值的相关系数0．903．计算结果表明,对分子活性影响比较大的是13位精氨酸残基和分子中的电荷变化,增加分子的正电荷,将提高分子的活性,其次是19,2,12,9,和17位氨基酸残基．     

钠离子取代对气相分子氢氘交换反应的影响

用质谱学方法测定分子的氢氘交换反应过程和结果是研究蛋白质分子等生物体系的分子构象,如蛋白质折叠状态的常用方法之一．本文利用线型离子阱．飞行时间质谱技术,在气相中测定了由不同个数钠离子所取代的简单多肽分子——五联丙氨酸（5Ala-nH＋nNa）．H^＋,,n=2,3,4,5的氢氘交换反应情况,得到了由不同个数钠离子取代的分子离子的氢氘交换反应速度以及交换的氢氘数量等,并研究了钠离子个数对分子氢氘交换反应的影响．结果表明,在本工作的实验条件下,钠离子的取代将影响分子离子的氢氚交换反应．当钠离子数为2时,（5Ala-2H＋2Na）．H^＋分子离子很难发生氢氘交换反应;当钠离子数增加时,对于（5Ala-3H＋3Na）．H^＋,（5Ala-4H＋4Na）．H^＋,和（5Ala-5H＋5Na）．H^＋等,分子的氢氘交换反应速度会加快．这可能是由于钠离子的取代导致了分子离子的构型以及分子的质子亲和势发生了显著的改变,因此影响它们的氢氘交换反应．此外,我们还研究了线型四极场的q值对离子氢氘交换反应的影响,发现对于某种离子,当其对应的四极场q值低于0．8时,对各种离子的交换反应速度影响不大,但当q值接近第一稳定区图的边界点,即当q接近0．908时,对某些离子的交换反应速度影响很明显．q值对离子的交换反应速度影响可以用离子的运动速度加快而导致碰撞反应能量增加来解释．     

NaF-M(M=Fe,Cu)钠离子电池转换正极材料的研究

以纳米TiN为研磨剂,采用机械球磨技术制备了NaF-M（M = Fe, Cu）纳米复合物,探索了这类复合物作为钠离子电池转换正极材料的可能性. 电化学测试表明,NaF-Fe和NaF-Cu纳米复合物电极在钠离子电解液中能实现与Na⁺的逆向转换反应,其可逆放电容量达150 mAh.g^-1以上,并具有较好的循环寿命. 只要创造了适合相转变反应进行的微区结构,钠离子的转换反应也可以通过可逆的电化学转换反应实现,并从起始的富钠放电态直接充电至贫钠的荷电态. 本工作为开发高容量钠离子电池正极材料提供了新途径.     

掺杂对钠离子电池正极材料性能影响机制的研究

钠元素在地壳中的丰度是锂元素的1000倍,资源丰富,价格低廉。同时,钠离子电池负极可采用廉价的铝箔替代铜箔,且低温特性更加优异,在能量型、备用型储能场景均具有较好应用前景,因而钠离子电池被认为是下一代大规模储能技术的理想选择之一。然而,相对锂离子而言,钠离子较大的离子半径和质量极大限制了其在电极材料中的可逆脱嵌,导致电池的工作电压和能量密度相对较低。在钠离子电池材料体系中,正极材料的研究尤为需要长足的进步。本文对现有的典型钠离子电池正极材料进行了综述,包括层状金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝类化合物,并重点分析了掺杂对钠离子电池正极材料性能的影响。通过元素掺杂可提高材料的循环可逆性、增加其可逆容量、提升钠离子扩散动力学性能,能够在一定程度上改变晶格的性质,增强晶格稳定性、电子导电性、钠离子嵌脱动力学性能等。本文总结了掺杂应用在现有材料中获得的成果,并对正极材料未来的研究方向以及发展前景提出了展望。     

The preparation, molecular structure, and theoretical study of carbohydrazide (CHZ)

Carbohydrazide is prepared by reacting dimethyl carbonate with hydrazine hydrate. Its single crystal has been cultured with slow evaporation method. Its molecular structure and crystal structure have been determined by X-ray single crystal diffraction technique. The obtained results shows that the crystal belongs to Crystal system of Monoclinic, space group P2(1)/n with crystal parameters of a = 3.725(1), b = 8.834(2), c = 11.96(3), β = 91.97(1)°, V = 392.23(2) ³, Z = 4, D _c = 1.522 g/cm³, μ = 0.128 mm⁻¹, F0 0 0) = 192. Based on the crystal data, we have also carried quantum chemistry calculations on the title compound using the B3LYP and MP2 method with cc-pVTZ basis set. The calculation results further demonstrate the molecular structure of title compound and its coordination properties.     

Quartz Crystal Microbalance Biosensor for Saxitoxin Based on Immobilized Sodium Channel Receptors

This work explored the possibility of coupling the toxin receptor-binding principle with the piezoelectric transduction principle. The sensing component of the saxitoxin biosensor involves a piezoelectric quartz crystal that was coated with sodium channel receptors. The sodium channel receptors were isolated from the electroplax organ of Electrophorus electricus. Binding of the sodium channel extracts to the quartz crystal was facilitated by pre-coating the gold electrode with a hydrophobic self-assembled monolayer of dodecanethiol. The instrumentation system consisted of a flow cell that held the quartz crystal, an oscillator circuit, an injection port, and a frequency counter that was connected to a personal computer. The various immobilization and measurement parameters were optimized. Binding of saxitoxin standards with the immobilized sodium channels was monitored through the decrease in the crystal oscillation frequency readings (ΔF) upon the introduction of saxitoxin into the flow cell. A calibration curve for saxitoxin was constructed by plotting the ΔF values vs. saxitoxin concentrations in the range from 0.1 to 2.0 μg/mL. A correlation coefficient of 0.9653 was obtained. The saxitoxin biosensor developed has the potential to be applied to the rapid screening of total paralytic shellfish poisoning toxins.     

[Pd(en)2Pd(en)2X2]4+n(X=Cl,Br,I)链的畸变研究

对一维卤桥过渡金属化合物〔Ｐｄ（ｅｎ）２Ｐｄ（ｅｎ）２Ｘ２〕ｎ＾４＋（Ｘ＝Ｃｌ,Ｂｒ,Ｉ）应用量子化学从头算及ＥＨＴ能带计算进行了研究,发现Ｐｅｉｅｒｌｓ畸变的产生及程度取决于填充轨道能量的降低与核间及电子间相互作用。     

Computer-Assisted Molecular Design (CAMD)—An Overview

A new instrument, long established as CAD in engineering, is beginning to make its presence felt in chemical research laboratories: Computer-Assisted Molecular Design (CAMD). The combined use of computer graphics and theoretical chemistry is opening up new perspectives in molecular research. Structures and properties of molecules such as spacefilling, charge distribution, or dynamic behavior can be determined and used for comparison. For research on complex systems like biomolecules (protein engineering), this new approach turns out to be indispensable.     

十八胺基分子组装体在碳钢表面的作用机理与模拟

应用分子动力学模拟明确了以β-环糊精(β-CyD)为主体、 十八胺(ODA)为客体的分子组装体(CDDA)的最优空间构型, 并采用动态失重、 电化学极化与阻抗测试结合扫描电子显微镜、 原子力显微镜、 接触角、 X射线光电子能谱(XPS)与衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)等表面分析手段, 研究了CDDA对Q235碳钢在蒸汽凝结水中的缓蚀机理. 结果显示, CDDA的4种构型可共存于组装体系内; 35 ℃下, 添加1 mmol/L CDDA对碳钢的缓蚀率达94.1%; 添加CDDA不改变腐蚀机理, 但可同时抑制电化学反应的阴、 阳极过程, 并显著提升极化阻抗, 属于阳极抑制为主的混合型缓蚀剂. XPS和ATR-FTIR结果均表明, CDDA在碳钢/溶液界面释放客体ODA, 并由其自发吸附组装形成疏水膜, 吸附过程符合Langmuir等温式. 分子动力学模拟与量子化学计算结果支持上述ODA释放并于金属表面组装成膜的推断.     

[Pd(en)_2Pd(en)_2X_2]_n~(4 )(X=Cl,Br,Ⅰ)链的畸变研究

对一维卤桥过渡金属化合物[Pd（en）2Pd（en）2X2]n4 （X＝Cl,Br,I）应用量子化学从头算及EHT能带计算进行了研究,发现Peierls畸变的产生及程度取决于填充轨道能量的降低与核间及电子间相互作用,合理解释了[Pd（en）2Pd（en）2X2]n4 （M=Pt,Pd,Ni;X＝Cl,Br,I）化合物畸变及混合价的递变规律．分析了Peierls畸变的产生对能隙及混合价的影响,得出了[Pd（en）2Pd（en）2X2]n4 （X＝Cl,Br,I）体系Pd的电荷差δe与偏移长度d存在线性关系的规律．     

硅铝酸钠溶液中27Al和29Si的核磁共振研究

本文采用原位核磁共振方法检测不同碱度硅铝酸钠溶液中²⁷Al的信号, 在比较了文献实验结果的基础上, 明确了体系中的不同铝物种的化学位移, 进一步提出了硅铝酸钠溶液中的硅铝物种的归属.