α-丙氨酸Cr（Ⅲ）配合物手性反转及水溶剂效应的理论研究

在M06/6-311++G(d,p)和MN15/6-311++G(2df,pd)双水平,研究了α-丙氨酸(α-Ala)与Cr³⁺的配合物S-α-Ala·Cr³⁺的手性反转,结合极化连续介质的SMD模型方法研究了水溶剂的作用。S-α-Ala·Cr³⁺的手性反转有3个通道：a通道是氨基N作质子转移媒介;b通道是羰基O和氨基N联合作质子转移媒介;c通道是羰基O作质子转移媒介。势能面研究表明：气相S-α-Ala·Cr³⁺在a、b、c通道手性反转的活化能分别是295.6、305.5、123.6 k J/mol;水液相S-α-Ala·Cr³⁺在a通道的活化能降至95.8 k J/mol,在b通道和c通道的活化能降至108.0 k J/mol。结果表明：气相α-Ala·Cr³⁺能缓慢消旋,因此光学纯的α-Ala·Cr³⁺不能在气固相下长期保存;水液相下α-Ala·Cr³⁺能缓慢消旋,α-Ala·Cr³⁺只...     

高压下岩盐矿和单斜结构AgCl的电子行为

 利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法，计算了AgCl在高压下的结构行为和电子性质，交换关联函数采用广义梯度近似（GGA）。通过比较焓随压力的变化关系，从理论上确定了AgCl从岩盐矿结构相变到单斜结构的转变压强。预测了这两种结构在布里渊区中的价带顶和导带底的位置，结果表明：盐岩矿和单斜结构的AgCl都是具有间接带隙的半导体。还计算了这两种结构的带隙和电子态密度随压强的变化情况，发现在这两种结构相变之前都不会发生金属化转变。电荷转移研究发现，随着压强的增加，Ag原子和Cl原子之间成键的共价性增强，离子性减弱。     

扶手椅型单壁碳纳米管孔径对缬氨酸分子旋光异构的限域影响

采用量子力学与分子力学组合的ONIOM方法,研究了扶手椅型单壁碳纳米管(SWCNT)孔径对缬氨酸(valine,Val)分子两种构象Val_1和Val_2旋光异构的限域影响。结构分析表明:扶手椅型SWCNT(5,5)的限域作用致Val分子骨架明显形变,同时SWCNT(5,5)也发生了明显形变。势能面研究表明:限域在SWCNT内的Val分子以氨基氮为质子转移桥梁的旋光异构反应通道具有优势;Val_1和Val_2限域在SWCNT(5,5)内,在优势通道上旋光异构决速步骤的内禀能垒分别为340.55和361.13kJ·mol~(-1),限域在SWCNT(6,6)内,在优势通道上旋光异构决速步骤的内禀能垒分别为302.80和293.11kJ·mol~(-1),限域在SWCNT(7,7)内,在优势通道上旋光异构决速步骤的内禀能垒为265.54kJ·mol~(-1)左右。计算结果表明:SWCNT(5,5)的限域作用及其固体溶剂效应对Val分子的旋光异构反应具有显著的阻碍作用,SWCNT(5,5)可以安全地储存光学纯Val。     

水液相下羟基负离子催化半胱氨酸旋光异构的机理

采用密度泛函理论M06-2X和MN15方法,结合自洽反应场理论的SMD模型方法,研究了水液相下羟基负离子(OH^-)催化半胱氨酸(Cys)分子的旋光异构反应机理。研究发现,两性Cys分子的消旋反应可以通过OH^-直接抽取α-H质子和Cys碳负离子抽取水分子(H₂O)质子实现,也可以在两性Cys向中性异构后,通过OH^-抽取中性Cys的α-H质子和Cys碳负离子抽取H₂O质子实现。势能面计算表明：第1种情况下Cys消旋反应的活化能垒是45.8 k J/mol,第2种情况下Cys消旋反应的活化能垒是51.6 k J/mol,均比水液相下Cys消旋反应的活化能垒104.0 k J/mol低很多。结果表明,水液相下OH^-对Cys的旋光异构具有很好的催化作用。     

孤立条件下布洛芬分子手性转变过程的理论研究

基于密度泛函理论的B3LYP方法,采用6-31+g(d,p)基组,对孤立条件下布洛芬分子的手性转变过程进行研究.通过寻找反应过程中包括过渡态和中间体的各极值点结构,绘制了布洛芬分子手性转变路径反应势能面,分析了各极值点的几何和电子结构特性.结果表明:布洛芬实现从S型到R型手性转变的反应路径有两条.路径1包括三个过渡态和两个中间体,路径2包括四个过渡态和三个中间体.反应路径上最大的能垒是73.54 Kcal/mol,来源于手性碳上的氢向羧基上的氧转移.这一研究为进一步实现一些有重要应用价值的点手性分子手性转变反应调控提供了理论参考.     

水液相环境下羟自由基诱导的苯丙氨酸分子损伤机理

在MP2/ SMD/6-311++g(3df, 2pd)//WB97X-D/SMD/6-311++G(d, p)理论水平上,研究了水液相环境下羟自由基诱导的苯丙氨酸分子的损伤机理。研究发现,羟自由基（水分子簇）抽取α-氢、β-氢、苯环-氢以及羟自由基与苯环加成均可致苯丙氨酸分子损伤。势能面计算表明,羟自由基（水分子簇）抽取α-氢和β-氢的最低能垒分别为68.4和89.3 kJ·mol^-1,羟自由基抽取苯环-氢的最低能垒为111.6 kJ·mol^-1,羟自由基加成到苯环不同位点碳的能垒大约在106.5~110.2 kJ·mol^-1,羟自由基（水分子簇）抽α-氢和β-氢是显著的放热反应。结果表明,羟自由基（水分子簇）抽取α-氢是苯丙氨酸分子损伤的主要途径。     

水液相环境下两性α-丙氨酸Fe(Ⅱ)配合物的构型反转

采用密度泛函理论的M06和MN15方法,结合自洽反应场理论的SMD模型方法,研究了水液相下两性α-丙氨酸与二价铁离子配合物(A·Fe)的构型反转.考察了 a、b、c和d共4个反应通道,分别是:α-氢质子以羰基O为桥迁移;α-氢质子迁移到羰基O后,H质子再从氨基N向α-碳迁移;α-氢质子以氨基N为桥迁移;氢负离子以二价铁...     

水液相下羟基自由基诱导半胱氨酸分子损伤的机理

采用密度泛函理论的M06-2X和MN15方法,结合自洽反应场理论的SMD(solvation model based)模型方法,研究了水液相下羟基自由基(OH^·)诱导半胱氨酸分子(Cys)损伤的反应机理。研究发现：Cys的损伤可通过OH^·抽取其H原子、OH^·加成到羧基C和单电子从Cys分子向OH^·转移3个通道实现。势能面计算表明：OH^·加成到羧基C的反应通道最具优势,是无势垒过程;OH^·抽取α-H、质子化氨基H、巯基H和亚甲基H的最低能垒分别是12.5、4.6、7.3、8.9 k J/mol;电子从Cys向OH^·转移的反应为劣势通道,能垒为93.5 k J/mol。结果表明,水液相下OH^·容易导致Cys分子损伤。     

气相环境下丙氨酸Ca2+配合物的手性转变机理及水分子的催化作用

采用基于密度泛函理论的M06方法,研究了气相环境下2种稳定构型的丙氨酸（Ala）与Ca²⁺配合物的手性转变及水分子的催化。研究发现,Ala_1·Ca²⁺的手性转变有a和b 2个通道,a通道是α-氢只以羰基氧为桥迁移;b通道是α-氢迁移到羰基氧后,氨基上的质子在纸面内侧向α-碳迁移。Ala_2·Ca²⁺的手性转变有a、b、c、d 4个通道,a和b通道分别是羧基内质子迁移后,α-氢只以羰基氧为桥迁移和α-氢迁移到羰基氧接质子从氨基氮向α-碳迁移;c通道是钙与氮的配位键断裂后,α-氢向氨基氮迁移;d通道是钙与氮的配位键断裂后,Ala_2·Ca²⁺向Ala_1·Ca²⁺异构,再接Ala_1·Ca²⁺的手性转变。势能面计算表明,Ala_1·Ca²⁺手性转变的a通道具有优势,总包能垒为134.8 kJ·mol^－1,Ala_2·Ca²⁺手性转变的d通道具有优势,总包能垒为235.3 kJ·mol^－1;水分子的催化使能垒分别降至40.8和141.3 kJ·mol^－1。结果表明,Ca²⁺对Ala的手性转变具有催化作用,水分子对丙氨酸Ca²⁺配合物的手性转变具有极好的催化作用。     

水液相下α-丙氨酸Co（Ⅱ）旋光异构的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论的M06和MN15方法,结合自洽反应场理论的SMD模型方法,研究了两性及中性α-丙氨酸(α-Ala＿1和α-Ala＿2)与Co²⁺配合物在水液相下的旋光异构。α-Ala＿1·Co²⁺可在4个通道(a、b、c和d)实现旋光异构：a通道是质子以羧基底部的氧为桥迁移;b通道是α-氢迁移至羧基底部的氧后,质子在纸面内从氨基向α-碳迁移;c通道是质子以羧基上部的氧为桥迁移;d通道是α-氢迁移至羧基上部的氧后,质子在纸面内从氨基向α-碳迁移。α-Ala＿2·Co²⁺的旋光异构有2个通道(a和b):a通道是其异构成α-Ala＿1·Co²⁺后,再按α-Ala＿1·Co²⁺异构的方式进一步异构;b通道是质子以羰基氧和甲基碳为桥迁移。势能面计算表明：α-Ala＿1·Co²⁺在a和b通道的旋光异构具有优势,隐性溶剂效应下决速步能垒为283.1 kJ/mol,显性溶剂效应下该能垒降至120.3 kJ/mol;α-Ala＿2·Co²⁺在a通道的...