藥物分子插層鋅鋁類(lèi)水滑石水合性質(zhì)及層板構(gòu)筑的理論研究.pdf

1、本文通過(guò)MaterialStudio計(jì)算模擬軟件,一方面利用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法針對(duì)藥物分子組氨酸及卡托普利插層鋅鋁類(lèi)水滑石的超分子結(jié)構(gòu)及水合膨脹性質(zhì)等進(jìn)行了計(jì)算分析,另一方面,利用密度泛函理論方法針對(duì)鎳銅鋁及鎳鎂鋁三元類(lèi)水滑石的層板精細(xì)結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性等進(jìn)行了詳細(xì)的分析探討。
　　 組氨酸插層鋅鋁水滑石的分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果表明,隨著層間水含量的升高,體系的層間距dc呈線(xiàn)性增加,且在水合狀態(tài)Nw為2-3時(shí),dc值與實(shí)驗(yàn)表征結(jié)果相一致,

2、說(shuō)明模擬結(jié)果可信;由計(jì)算所得的氫鍵統(tǒng)計(jì)規(guī)律分析得到體系的水合歷程為:水分子優(yōu)先與層板作用并逐漸在層板附近堆積而將陰離子和層板隔離,最終在陰離子和層板間形成水分子層;計(jì)算所得的水合能隨著水分子的增加而逐漸升高并最終趨于平衡,且平衡值仍低于體相水的勢(shì)能,說(shuō)明體系在高水含量的環(huán)境中仍能持續(xù)吸水,但難度越來(lái)越大。組氨酸之所以釋放緩慢且飽和釋放值僅為60％,可能與體系較低的平衡水合能及氫鍵形成規(guī)律有關(guān)。
　　 卡托普利插層鋅鋁水滑石的分子

3、動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果表明:隨著層間水含量的升高,層間距dc呈線(xiàn)性增加,擬合方程為dc=0.084.Nw+1.498(O≤Nw≤16,r2=0.996)。當(dāng)水含量Nw為5-6時(shí),dc值與實(shí)驗(yàn)表征結(jié)果相吻合,說(shuō)明體系的實(shí)際水含量較低。由計(jì)算所得的氫鍵統(tǒng)計(jì)規(guī)律分析體系的水合歷程為:水分子首先銜接陰離子和層板,然后逐漸將陰離子和層板分隔,最后在層板與陰離子之間排布成層,與組氨酸插層體系的模擬結(jié)果一致;水合能逐漸升高并逐漸趨于平衡,但平衡值仍低于體相水

4、的勢(shì)能,說(shuō)明體系在高水含量的環(huán)境中仍能持續(xù)吸水?？ㄍ衅绽木忈寶v程可通過(guò)其水合性質(zhì)來(lái)解釋,其之所以釋放緩慢且飽和釋放值為72%,與體系平衡水合能和氫鍵形成規(guī)律有關(guān):平衡水合能與體相水的勢(shì)能值越接近,層間藥物分子的緩釋效果將越明顯。
　　 鎳銅鋁類(lèi)水滑石超分子結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的密度泛函理論研究結(jié)果表明:隨著層板中的銅離子逐漸被鎳離子取代,主客體結(jié)合能的絕對(duì)值逐漸增加,且晶胞畸變角逐漸降低,表明鎳的引入能夠提高體系的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及晶胞對(duì)稱(chēng)性

5、。體系中的電子由羥基逐漸向金屬陽(yáng)離子及陰離子傳遞,結(jié)果使主客體的帶電量均增加,體系的靜電作用力增加。與此同時(shí),電子傳遞行為使銅離子及鎳離子的價(jià)電子組態(tài)均發(fā)生了變化并逐漸偏離其理想狀態(tài)。所以,隨著鎳離子的引入,銅氧八面體及鎳氧八面體的畸變程度均得到了有效減弱:八面體結(jié)構(gòu)中四條M-O短鍵變長(zhǎng),而兩條M-O長(zhǎng)鍵變短,即體系的M-O鍵鍵長(zhǎng)逐漸趨于平均化。這有利于各八面體共用棱邊而形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),從本質(zhì)上解釋了為什么鎳的引入能夠增加體系的穩(wěn)定性,同

6、時(shí)也可以推斷M-O鍵的鍵長(zhǎng)大小以及金屬離子的電子組態(tài)對(duì)水滑石層板的形成具有重要影響,且O-M-O八面體配位角的變形是為了配合M-O鍵鍵長(zhǎng)的變化。
　　 鎳鎂鋁類(lèi)水滑石超分子結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的密度泛函理論研究結(jié)果表明:隨著鎳離子逐漸取代鎂離子,金屬離子之間的平均距離逐漸減小,層間距逐漸增大,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。與此同時(shí),電子逐漸從主體層板向客體陰離子傳遞,導(dǎo)致主客體之間的靜電作用力及超分子作用力逐漸增強(qiáng),結(jié)合能的絕對(duì)值逐漸增大,體系的穩(wěn)定性