（Gly）n（n=2，3，4）閉合成Cyclo（Gly）n（n=2，3，4）反應(yīng)機(jī)理的理論化學(xué)研究.pdf

1、環(huán)肽是自然界廣泛存在的一種生物環(huán)狀分子，廣泛存在于海綿狀和海洋中的節(jié)肢動物等低等生物，微生物，真菌，藻類和高等植物中，并在生物體的生命活動中扮演著重要的角色。環(huán)肽的性質(zhì)和用途主要有：超分子識別作用；模擬酶催化；納米管及離子傳輸；生理活性。環(huán)肽在生物醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等許多方面都有著可觀的發(fā)展前景。很多環(huán)肽類化合物具有生物活性。生物活性環(huán)肽能形成限制性構(gòu)象，與相應(yīng)線性肽相比在生物體內(nèi)具有更好的抗酶解和抗化學(xué)降解的能力。因此進(jìn)行線狀肽閉合成環(huán)肽的機(jī)

2、理研究和環(huán)肽的構(gòu)象研究對指導(dǎo)環(huán)肽的合成、研究其超分子性質(zhì)和生理活性都十分有用。研究過程主要利用GaussView的圖形功能產(chǎn)生初始構(gòu)型，用Gaussian03程序包進(jìn)行計算。 本文研究了(Gly)n(n=2,3)閉合成Cyclo(Gly)n(n=2,3)反應(yīng)。采用HF/6-31g(d)方法找到了這兩個反應(yīng)的過渡態(tài)，通過振動頻率分析確認(rèn)了過渡態(tài)結(jié)構(gòu)，用內(nèi)稟反應(yīng)坐標(biāo)(IRC)計算確認(rèn)了最低能量反應(yīng)途徑(MEP)，討論了過渡態(tài)時的虛頻

3、振動模式，在B3LYP/6-31G(d)水平上，全自由度優(yōu)化了(Gly)n(n=2,3)閉合成環(huán)反應(yīng)路徑上各駐點的幾何構(gòu)型，并在MP2/6-31G(d，p)水平上進(jìn)行零點能校正(ZPE)，同時獲得熱力學(xué)參數(shù)，計算了兩個反應(yīng)的△rHmθ、△rGmθ和Ea。研究結(jié)果表明，線狀二肽(Gly)2閉合成環(huán)二肽Cyclo(Gly)2是放熱反應(yīng)，△rGmθ＜0,活化能較低，容易進(jìn)行；線狀三肽(Gly)3閉合成環(huán)三肽Cyclo(Gly)3是吸熱反應(yīng)，△

4、rGmθ＞0,活化能較高，不容易進(jìn)行。 本文研究了3種不同構(gòu)象(Gly)4閉合成cyclo(Gly)4的反應(yīng)。采用從頭算Hartree-Fock方法，在6-31g(d)水平上按BERNY能量梯度解析全參數(shù)優(yōu)化了骨架構(gòu)象為CCCC(all-cis肽鍵序列)、TCTC(trans-cis-trans-cis由骨肽鍵序列)和TTTT(all-trans肽鍵序列)的(Gly)4閉合成cyclo(Gly)4的反應(yīng)路徑上各駐點的幾何構(gòu)型。分

5、別找到了這三個反應(yīng)的過渡態(tài)，并通過振動頻率分析確認(rèn)了過渡態(tài)結(jié)構(gòu)，用內(nèi)稟反應(yīng)坐標(biāo)(IRC)計算確認(rèn)了最低能量反應(yīng)途徑(MEP)，討論了過渡態(tài)時的虛頻振動模式，對各駐點進(jìn)行了零點能校正(ZPE)，計算了三個反應(yīng)的活化能和反應(yīng)熱。研究結(jié)果表明，骨架構(gòu)象為TTTT序列的(Gly)4閉合成環(huán)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，活化能較低，容易進(jìn)行，骨架構(gòu)象為CCCC和TCTC序列的(Gly)4閉合成環(huán)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，活化能較高，不容易進(jìn)行；生成反應(yīng)前體的難易直接影響

6、環(huán)化反應(yīng)能否順利進(jìn)行；(Gly)4閉合成環(huán)的反應(yīng)是分子內(nèi)脫水反應(yīng)。 本文以20種天然氨基酸為基本結(jié)構(gòu)單元，以氨基酸單元上下交替的排列組合(為便于描述，用順式(c)和反式(t)肽鍵表示)構(gòu)造了均環(huán)六肽不同構(gòu)象的化學(xué)模型，并分別采用HF/STO-3G方法進(jìn)行了優(yōu)化計算。分別找到均環(huán)六肽cyclo(Gly)6、cyclo(Ala)6、cyclo(Leu)6、cyclo(Iso)6、cyclo(Trp)6、cyclo(Phe)6、cyc