Re_2(edt)_4的电子结构和电子吸收光谱的从头算研究

用密度泛函理论中的B3LYP/CEP-4G方法对Re2（edt）4进行了结构优化和自然键轨道计算,并用单电子激发组态相互作用方法（CIS）计算了Re2（edt）4的分子轨道和激发态。结果表明Re-Re之间不存在明显的三重键,进而很好地解释了Re2（edt）4分子的电子吸收光谱。     

(1,2-μ2-L1)(1,2-μ2-L2)十羰基合三锇振动光谱的理论计算[L1, L2=H, Cl, Br, I]

用密度泛函理论和从头计算(abinitio)方法,在B3LYP CEP 4G ,B3LYP LanL2DZ和RHF CEP 4G ,RHF LanL2DZ水平上,全优化计算了(1,2 μ2 H) (1,2 μ2 L)Os3(CO) 1 0 (L :Cl,Br,I)的分子几何构型和电子结构;在RHF CEP 4G水平上,全优化计算了(1,2 μ2 L) 2 Os3(CO) 1 0 (L :H ,Cl,Br,I)的分子几何构型和电子结构。计算结果表明,在这些体系中,电子由Os(CO) 3向Os(CO) 4转移。用RHF CEP 4G对这七个簇合物进行了简正振动频率分析,在计算得到振动频率及吸收强度的基础上,模拟了稳定平衡结构的红外光谱图,并对计算结果进行了比较和讨论。     

理解电子波性的教学探讨

波性是原子或分子中电子的重要性质,但结构化学教材对电子波性概念的解释不够详尽。为降低学生在学习该概念时的难度,结合教学实践,尝试将电子波性的物理特征描述为微观环境中电子的运动没有确定的轨迹。通过详细的分析与讨论,多数学生较好地理解了电子波性的物理特征,并认识到正是电子的波性与粒性在不同条件下的转换,才产生了能同时体现出电子波粒二象性的衍射图谱。     

8-羟基鸟嘌呤自由基的开环反应机理

使用经实验校准的B3LYP/DZP++方法研究了8-羟基鸟嘌呤自由基的开环反应机理. 计算结果表明, 该反应先后历经C8—N9键的断裂、羟基H原子向N7原子转移两个步骤完成, 转移中的H原子具有阳离子的特征. 当没有水存在时, 羟基H原子的转移反应需经历一个四元环的过渡态, 具有较高的活化能, 反应较困难. 但如果有水分子存在, 羟基H原子的转移步骤将经历一个低活化能的六元环过渡态, 使整个8-羟基鸟嘌呤自由基的开环反应可以在较温和的条件下顺利完成. 在无水催化时, 羟基H转移是反应的速率控制步骤; 而有水催化时, 反应的速率由C8—N9键的断裂步骤控制.     

L-乳酸脱氢酶催化反应机理的ab initio研究

应用ab initio方法在HF/6-31G*水平上对L-乳酸脱氢酶催化反应机理进行了研究.结果表明,H_R^-的转移是丙酮酸盐转化为L-乳酸盐反应的速度控制步骤,并且,H_R^-与H_R⁺的转移是准同步进行的.反应的活化能为168.37 kJ/mol,反应物的复合物与产物复合物的能量差为?87.61 kJ/mol,丙酮酸转变为乳酸是吸热反应.与文献报道的半经验研究相比,计算结果的显著特征是:过渡态中辅酶上的吡啶环呈准船式构象而非平面构象;反应的H_R⁺转移步骤在结构及电荷特征上与低位垒氢键很相似.此外,过渡态中底物与L-乳酸脱氢酶的活性位之间存在着相当强的静电作用,伴随着过渡态的形成,底物上羰基的极性逐渐增强,有利于H_R^-的转移.这些计算结果与相关实验结论一致.计算结果还表明,过渡态中的“氢负离子”H_R^-实际上是一个带0.13个单位正电荷的阳离子,这一结果与文献报道的半经验计算结果一致.     

2’-脱氧腺苷-5’-磷酸与羟基自由基反应所形成的自由基

运用可靠的B3LYP/DZP++方法研究了2'-脱氧腺苷-5'-单磷酸(dAMP)与羟基自由基(HO·)的反应中所产生的20余种自由基. 结果表明, 反应的初始产物包括HO·加成到dAMP碱基C8、C4位上所形成的羟基加合物自由基, 以及dAMP碱基环上氨基的脱氢自由基. 而且,反应最初形成的C4位羟基加合物自由基具有脱水产生dAMP碱基环上氨基脱氢自由基的热力学趋势, 脱水形成的两种氨基脱氢自由基都是强氧化剂.尽管HO·加成到dAMP碱基C2位上所形成的加成产物比C4位的加成产物更稳定, 但dAMP与HO·的氧原子间较强的静电排斥作用却使得HO·难以靠近C2原子, 导致C2位的羟基加成产物难以形成. 上述结论不但与有关实验结果一致, 而且还对一些实验现象作出了合理的解释.     

L-乳酸脱氢酶抑制剂抑制成因的探讨

应用HF/3 21G研究了抑制剂H2N－CO－COO－对L 乳酸脱氢酶的抑制成因.结果表明,酶被抑制的主要原因有:(1)抑制剂与底物的稳定构象态在结构上极为相似,导致酶不能有效识别底物;(2)模型抑制剂各原子所带净电荷的优势使抑制剂更易与酶活性中心结合;(3)抑制剂通过对酶的诱导契合作用使酶活性中心的空间被缩小;(4)对活性中心有关结构的分析表明,底物的甲基分子片以及酶的氨基酸残基Gln 102,对催化反应能否顺利进行,影响极大.     

利用Gaussian系列软件辅助分子轨道教学

应用Gaussian03及其附属软件Gauss View对大学化学教学中几个比较抽象的问题进行了分子轨道图形分析，这种形象的教学方法有利于突破教学难点，提高教学质量。     

2’-脱氧胞苷-5’-磷酸羟基加合物的分子结构与电子结构

使用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/DZP++研究了羟基自由基与2’-脱氧胞苷-5’-磷酸(dCMP)的胞嘧啶环加成产物的分子结构与电子结构. 结果表明, dCMP胞嘧啶环中各C原子上的单羟基加合物的相对稳定性顺序为C5>C6>>C4≥C2. 加合物的稳定性、自旋密度、静电势以及dCMP的电子密度、静电势、电荷分布分析表明, dCMP遭遇多个羟基自由基攻击时, 第一个羟基自由基加在dCMP的C5上, 而C6则成为第二个羟基自由基的进攻目标. 反应中一旦形成了C2-位单羟基加合物, 则极有可能在DNA复制过程中引起致命的基因突变, 也可能诱发DNA-DNA以及DNA-蛋白质的链间交联, 引起更复杂的损伤. 相反, C5、C6-位上单羟基加合物的形成对DNA的稳定性不构成直接威胁.     

气相中疏水氨基酸的单电子氧化还原性质

采用密度泛函理论在B3LYP/DZP++水平上研究气相中疏水氨基酸的单电子氧化还原性质.计算表明:发生单电子氧化反应时,侧链较小的甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸丢失电子的主要部位是氨基、α-碳和羧基,对应着相对较大的绝热电离能(8.52-9.15 eV);而半胱氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸因侧链丢失较多负电荷,其电离能有所降低.气相中疏水氨基酸从外界捕获的电子主要驻留在羧基或氨基的氢原子外侧以及分子的骨架上,形成具有偶极边界结构和价键结构的混合状态阴离子,绝热电子亲和势在-0.08至-0.63 eV之间.由于氨基酸的电离能较大且电子亲和势为负值,所以在气相中它们既不容易被氧化也难以被还原.