化合物分子表面积计算方法的研究

化合物的分子表面积是重要的物理化学性质参数．根据不同的应用领域及数学方法,提出了多种分子表面积算法[1-10],由此产生了“分子表面积法”,各方法的有效性在各具体应用领域都已被验证．本文将统计方法中的随机变量引入计算化合物分子表面积体系,由分子模型化技术得到化合物分子的原子坐标,不考虑化合物分子中原子的相互作用及分子间近似,直接计算分子表面积．使用该方法可以计算“净”分子表面积、“溶剂可及表面积”、甚至分子结构片段,分子结构中有交叉重叠片段及存在“空洞”的各种分子表面积,该算法及程序较简捷,适应范围广,计算结果较为满意．     

CFCl3的理论和紫外光电子能谱研究

采用紫外光电子能谱(PES)和量子化学方法,研究了以CFCl3化合物为代表的系列化合物(CFCl3、CF2Cl2、CF3Cl、CCl4)不同离子态的电子结构和性质。结果表明,四种化合物CF3Cl、CF2Cl2、CFCl3、CCl4的第一电离能依次下降。结合从头算自洽场分子轨道(abinitioSCFMO)和外壳层格林函数法(OVGF)计算对化合物的PES进行了分析和指认,表明化合物的外层轨道中Cl的孤对电子成分对电离能存在明显的影响;外层格林函数法计算得到电离能与实验吻合很好;同时发现在外壳层格林函数法计算结果中由于考虑相关能,得到的分子轨道存在能级顺序的交错。     

白藜芦醇分子的转动惯量和电偶极矩

通过分子轨道理论和杂化轨道理论推断出较稳定的白藜芦醇分子是平面型分子,然后根据白藜芦醇分子结构特点计算了该化合物的一种稳定异构体的转动惯量,用矢量合成法计算了其电偶极矩,为微波辅助白藜芦醇萃取理论研究提供转动惯量和电偶极矩的数据.     

化学环境编码与分子相似度计算

分子相似度方法主要用于药物分子设计中先导化合物的选取及化合物物理、化学性质的预测,这种方法所依据的原理是：相似的化合物结构将具有相似的化学及物理性质［‘,’1．将已知具有某种性质的化合物的结构（常称为探针化合物）与诸多化合物进行比较,由此得到与之相似的化合物,这种邻近化合物有可能在分子设计中做先导化合物．近年来已报道过多种化合物相似度的计算方法,可粗略的归为以下几类：（l）结构碎片法［‘’‘j;（2）拓扑指数法卜·“;（3）量子化学方法［’,’j．本文提出一种新的化学环境编码方法,该方法有别于结构碎片…     

对羧基苯甲醛缩-2-噻吩甲酰腙合成、结构及量子化学计算

以2-噻吩甲酸乙酯、水合肼和对醛基苯甲酸为原料合成了对羧基苯甲醛缩-2-噻吩甲酰腙。通过元素分析、IR、UV和X射线单晶衍射对化合物结构进行了表征。晶体中化合物分子间由弱的N—H…O、O-H…O氢键作用形成三维网状结构。分子中噻吩环平面和苯环平面之间的夹角为14.9°。发光性质显示,化合物在396 nm处有强的紫外发射峰(激发波长为286 nm)。热分析表明,化合物在298℃下比较稳定。依据晶体结构数据使用Gaussian 03W程序对化合物进行了量子化学计算,分析了化合物分子轨道能量、原子净电荷布居和成键特征,分析了化合物分子反应活性、选择性和稳定性。计算的分子键长、键角与X射线衍射晶体结构数据基本符合,其差值证实晶体中分子间存在氢键,化合物中的羰基是主要的活性中心。     

烃类化合物在不同色谱柱上的定量结构-保留相关性研究

运用量子化学中的AMI方法计算烃类化合物的分子结构描述参数,借助逐步回归法建立了烃类化合物在不同极性色谱柱上的QSRR模型。结果表明：烷烃、烯烃、二烯烃类化合物在不同极性的色谱柱上的色谱保留与其分子结构描述参数之间具有较好的线性关系,烃类化合物在不同极性固定相上的保留主要与溶质分子的MR有关,即与溶质分子的色散力有关。随着溶质分子的不饱和度的增加,或固定相极性的增强,溶质分子与固定相之间的电荷传递作用随之增强。而且,烃类化合物在不同极性固定相上的色谱保留的QSRR模型均可用量化参数HOMO、LUMO、EICE以及MR参数来描述。所建立的在不同极性色谱柱上的烃类化合物的色谱保留QSRR模型预测烃类化合物的色谱保留值时具有较好的稳定性和准确性。     

7,10-位取代喜树碱衍生物的QSAR研究

利用密度泛函理论(DFT)在杂化泛函B3LYP和基组6-311G(d,p)水平下对7,10-位双取代喜树碱衍生物(CPTs)进行了构型优化,计算出分子的电子结构描述符,利用Chemoffice 8.0软件计算出几个相关的物化描述符;采用逐步多元回归法对该组化合物的抗癌活性与分子描述符之间建立了定量结构-活性关系(QSAR)模型。所建最佳三参数QSAR模型的复相关系数R=0.951;用留一法(leave-one-out,LOO)进行交互检验,得到交互检验系数RCV2=0.778。结果表明,所得QSAR模型具有良好的预测能力,而且影响药物活性的主要因素有化合物分子的结构、最高占据和最低空分子轨道能量差及13-位碳原子的净电荷。     

八元环醚化合物合成方法研究进展

八元环醚化合物在天然产物和生物活性分子中广泛存在,实现该类化合物的高效合成一直是有机化学家的关注热点.与五至七元环化合物合成方法相比,八元环醚化合物的合成更具挑战性.综述了近年来利用过渡金属催化法、环扩张法、Claisen重排法、烯烃复分解关环法,分子内酰胺烯醇烷基化法以及有机小分子催化串联环化法合成八元环醚类化合物的研究进展.     

硝酸酯分子几何构型的量子化学研究

运用MINDO / 3、MNDO 和AM1 三种半经验分子轨道(MO)方法, 通过SCF计算, 首次系统地获得了32个硝酸酯化合物分子的全优化几何构型。三种方法的计算结果与已报道的四个化合物(硝酸甲酯、吉纳、硝化甘油和太安)的实验结果相比, AM1法较好。所有硝酸酯的酯基(-ONO~2)具有近似不变的几何参数。直链烷基硝酸酯的键长和键角极为相近, 全部重原子均共平面。二元直链和四元硝酸酯具有对称的分子构型。     

噻吩多烯基噻吩酮系列化合物的气相紫外光电子能谱研究

本文提供了噻吩多烯基噻吩酮系列化合物的气相HeI光电子能谱(UPS), 并进行了每个研究分子的MNDO量子化学计算。 表明乙烯基基团的数目与其分子的HOMO实验电离能(L~p)呈线性递降关系。MNDO计算结果不但很好地指认了每个研究分子UPS谱的归属, 而且从分子轨道特性上提供了该类化合物分子为三岔共轭体系的理论基础。     

9—羟基—芴—9—羧酸的结构和性质的研究

运用IR、UV及NMR手段研究了9-羟基-芴-9-羧酸的结构,并用MNDO法计算出结构参数,计算结果与其甲基酯的X光晶体结构数据相符.该化合物为由共面性较好的芴环与羟基、羧基构成的不对称分子.     

计算机化学模拟—分子构象识别的新方法

简介了几种利用计算机图形技术研究化合物分子构象的新方法。重点介绍了分子力学计算方法中的系统搜索、随机搜索方法和分子动力学计算方法中的模拟淬火、模拟退火等新技术 ,为药物分子设计中受体与配体分子构象的识别提供了合理可行的方法。     

黄酮类化合物抑制MMP-9的定量结构-活性关系和结构修饰的理论研究

运用密度泛函理论(DFT)和线性回归分析等方法研究了黄酮类化合物抑制MMP-9的定量结构-活性关系(QSAR)和结构修饰. 研究发现, 黄酮类化合物抑制MMP-9的实验生物活性数据－lg EC₅₀值与计算获得的黄酮类化合物的最低空分子轨道能量及分子水合能之间均存在着良好的线性关系|留一法交叉验证结果表明, 所建立的两个相应的QSAR模型都具有良好的稳定性和预测能力. 进一步研究发现, 在黄酮类化合物分子的A环、B环和C环上的合适部位选用供电子能力较强、能降低分子水合能的取代基团对其进行结构修饰, 有利于提高修饰后的分子抑制MMP-9的生物活性. 根据对木犀草素(Luteolin)分子进行结构修饰的结果(共33种化合物), 我们提出了黄酮类化合物抑制MMP-9可能的作用机理, 并设计出8种经结构修饰后生物活性有显著提高的MMP-9抑制剂, 希望将来得到实验的证实.     

哌嗪二酮的气相Hel光电子能谱及其量化计算

给出了哌嗪二酮的气相HeI紫外光电子能谱(UPS), 并进行了化合物分子的HAM/3, MNDO, MINDO/3, INDO, CNDO/2和EHMO等量子化学计算研究. UPS谱低电离能(<11.00 eV)区的四重峰被指认为分子体系中氧-氧, 氮-氮原子孤对轨道间的通过键相互作用导致的分裂峰. 表明HAM/3和MNDO计算法是预指该化合物实验电离能正确次序、轨道对称性类型以及通过键相互作用导致分裂大小的较好方法.     

一些全氟(及多氟)有机化合物蒸汽压的QSPR研究

全氟(及多氟)化合物(PFCs)是环境中普遍存在的新一类持久性有机污染物。对其中有蒸汽压数据的35个全氟(及多氟)化合物进行了HF/6-31G*水平上的结构优化,并在优化结构的基础上进行分子表面静电势及其导出参数的计算。分别用"留一法"交叉验证及外部测试集对模型进行检验。结果表明,分子表面静电势参数结合分子表面积可以很好地表达全氟(及多氟)化合物与其分子结构间的定量关系,所建立的QSPR模型具有较强的稳健性和预测能力,同时也证明了分子静电势在全氟化合物QSPR研究中的适用性。     

DELPHI有机共轭体系MM力场的优化和应用

运用我们建议的SC-HMO方法优化了有机共轭烯烃的DELPHIMM力场。将优化所得力场和参数用于计算各类型101个共轭化合物的分子几何构型、生成热、偶极矩和IR频率等, 结果可与MM3法相比。     

CPSA与疏水性参数的遗传算法及神经网络法研究

用分子力学计算出“净”原子表面积,并利用量子化学方法计算出化合物的电荷加权部分表面积(CP-SA).在用遗传算法和神经网络法对改进的CPSA与有机醇类化合物的疏水性参数作相关分析时发现,改进的CPSA可有效地用于构效关系研究,且算法简洁易行,两种多元统计方法均得到了满意的结果.     

有机金属化合物的振动光谱(Ⅱ)——1,1′-二甲基环戊二烯铁夹心化合物振动光谱的简正坐标计算

测定了(CH_3Cp)_2Fe(Cp=C_5H_4~-)夹心化合物的Fourier变换红外光谱和激光Raman光谱, 并做了指认, 将G-F矩阵法计算得到的Cp_2M(M=Mn,Fe,Ru)夹心化合物的一套力常数, 完整地转移到该分子上, 计算得到的振动光谱频率与测得的基本一致。     

聚氧化乙烯/蒙脱土纳米嵌入化合物的制备与结构表征

利用溶液法和熔融法制备聚氧化乙烯(PEO)/蒙脱土纳米嵌入化合物,用XRD、IR和DSC等测试手段对嵌入化合物进行了表征.嵌入的PEO分子同蒙脱土晶层中的Na⁺生成PEO-Na⁺络合物,嵌入化合物具有一定的耐溶剂萃取性,PEO分子以单层螺旋构象排列于蒙脱土的晶层中.PEO分子在蒙脱土层间运动受到限制,致使嵌入化合物的结晶熔融峰减弱.     

用分子形貌理论探讨杂环化合物的键长、极化率和芳香性

本文使用MELD精密从头计算中的CISD/3-21+G(d,p)方法,计算杂环化合物的单电子所受到的作用势(PAEM)和分子形貌(MF),探讨这些分子的化学键的单电子势垒(Dpb)与各自相应的化学键键长的关系,得出化学键的单电子势垒可以用来表征化学键的强弱;探讨这些分子的杂环内的单电子势垒(Dpr)与分子极化率的关系,可知该势垒可以描述分子的变形性;绘出杂环化合物的分子形貌,计算垂直于分子平面方向上的边界轮廓界面的电子密度,探讨该分子界面电子密度的均匀度与杂环化合物芳香性的关系,进而为杂环芳香化合物的芳香性提出一个定量的标度.