生物小分子電離勢和電子親合勢的理論研究.pdf

1、電離勢和電子親合勢是原子和分子的非常重要的性質(zhì)，因為它們能夠從根本上估價原子和分子提供電子和接受電子的能力。現(xiàn)在很多人都在從理論和實驗方面進行研究原子或分子的電離勢和電子親合勢。最近研究離子—分子反應和結(jié)構(gòu)活性關(guān)系的實驗技術(shù)的發(fā)展使得研究廣大范圍內(nèi)的有機分子的電離勢和電子親合勢成為可能。α-丙氨酸是自然界中二十種氨基酸中的一種，是蛋白質(zhì)的重要組成部分，也是具有手性的最小的氮基酸。氨基官能團是非常重要的，它的重要性體現(xiàn)在它是縮氨酸和蛋白質(zhì)

2、的最基本的聯(lián)接基團。而且，氨基酰胺也可以作為肽和蛋白質(zhì)中氮端氨基酸的簡單模型服務(wù)。因此，研究小的氨基酸分子和酰胺分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是非常重要的。 量子化學的應用領(lǐng)域正在逐漸擴大，其為實驗研究提供合理的簡化模型和理論預測的能力體現(xiàn)的日趨明顯，對一些現(xiàn)階段實驗上難以解決的問題往往可以給出新穎借鑒。它的發(fā)展及影響隨著現(xiàn)代化學觀點及其高級計算方法的不斷出現(xiàn)而逐漸加強。本論文利用從頭算方法，密度泛函理論(DFT)方法，計算了α-丙氨酸，絲氨

3、酰胺和半胱氨酰胺的電離勢和電子親合勢。通過對這三個體系的研究得到了一些有用的結(jié)論。 全文包括五章。第一章分為四節(jié)：第一節(jié)介紹了量子化學的發(fā)展簡史；第二節(jié)簡單介紹了電離勢和電子親合勢理論計算的背景和意義；第三節(jié)介紹了電離勢和電子親合勢的概念及計算公式；第四節(jié)介紹了本文的主要工作及意義。第二章就本文主要的研究依據(jù)——各種相關(guān)計算方法進行了簡明扼要的介紹。前兩章主要概括了本文工作的理論背景、理論依據(jù)，為我們的研究提供了可靠的量子化學方

4、法。 在這些理論工作的基礎(chǔ)上，第三章我們利用密度泛函理論(DFT)B3LYP方法分別在6-311++G**和6-311G**基組上優(yōu)化出了α-丙氨酸的十八個可能的構(gòu)型和它的帶電狀態(tài)。并利用密度泛函理論B3LYP方法，從頭算HF和從頭算三級代數(shù)圖表構(gòu)建[ADC(3)]格林函數(shù)方法在6-311++G**和6-311G**基組上算出了α-丙氨酸在氣相中的絕熱、垂直電離勢和價電子親合勢。最后，我們還報道了α-丙氨酸的中性構(gòu)型1A，2A，

5、3A，5A和它們相應的陽離子和陰離子狀態(tài)在七個最高頻率區(qū)的紅外光譜頻率和振動模式，并且分析了振動頻率和接受或提供電子之間的相互關(guān)系。 第四章我們利用密度泛函理論B3LYP方法6-311++G**和6-311G**基組分別優(yōu)化出了八個絲氨酰胺在氣相的構(gòu)型和它的帶電狀態(tài)。分別利用密度泛函理論B3LYP，B3P86和B3PW91方法在6-311++G**和6-311G**基組上算出了絲氨酰胺氣相的絕熱和垂直電離勢和價電子親合勢。并利用

6、B3LYP方法在6-311++G**和6-311G**基組上算出了絲氨酰胺液相的電離勢和電子親合勢。 第五章，我們利用B3LYP/6-31+G*理論優(yōu)化出了半胱氨酰胺的六個可能的構(gòu)象并找出了它們的帶電狀態(tài)。利用密度泛函理論B3LYP，B3P86方法和從頭算HF方法在6-31+G*基組上測定了半胱氨酰胺在氣相和液相中的絕熱和垂直電離勢。利用同樣的方法算出了半胱氨酰胺在氣相中的偶極鍵電子親合勢。 通過對研究體系進行文獻調(diào)研，

7、總結(jié)我們所做的工作，我們對本論文的創(chuàng)新點列舉如下： (1)所研究的體系比較新穎，絲氨酰胺和半胱氨酰胺是非常重要但又很少有人研究的有機分子。 (2)我們從理論上證實了肽鍵C-N的六個原子處于同一平面內(nèi)的事實。 (3)通過對絲氨酰胺和半胱氨酰胺在氣相中的電離勢和液相中的電離勢進行比較，我們發(fā)現(xiàn)液相中的電離勢一般比氣相中的電離勢小，且隨著溶液介電常數(shù)的增大而減小。說明這些分子在液相中比在氣相中更容易失去一個電子而發(fā)生氧