水分子對質(zhì)子化甘氨酸-脯氨酸二聚體結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的調(diào)節(jié)效應探討.pdf

1、本研究應用Gaussian03軟件,采用密度泛函(DFT/B3LYP)理論,對四組質(zhì)子化氨基酸二聚物的中性和兩性結(jié)構(gòu)和不同數(shù)目的水分子以氫鍵形式結(jié)合形成的復合物在6-311++G**//6-31+G*基組水平上進行優(yōu)化,這四組復合物分別是1.質(zhì)子化的甘氨酸和甘氨酸二聚物分子(GGH-cs,GGH-zw),2.質(zhì)子化的脯氨酸與脯氨酸二聚物分子(PPH-cs,PPH-zw),3.甘氨酸與質(zhì)子化的脯氨酸二聚物分子(GPH-cs,GPH-zw)

2、,4.脯氨酸與質(zhì)子化甘氨酸二聚物分子(PGH-cs,PGH-zw),其中cs和zw分別表示中性和兩性復合物。根據(jù)水分子不同的結(jié)合位置,可以得到不同的復合物。通過比較這些復合物的結(jié)構(gòu)參數(shù),相對穩(wěn)定性,中性結(jié)構(gòu)向兩性結(jié)構(gòu)發(fā)生分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移需要的活化能等方面進行了詳細研究,發(fā)現(xiàn)水分子對甘氨酸.脯氨酸二聚物分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很明顯的調(diào)節(jié)效應。
　　 對于質(zhì)子化甘氨酸二聚物分子(GGH),共有六個位置可以結(jié)合水分子,分別是H1～H6。水分

3、子只結(jié)合在H1,H3,H4(右側(cè)甘氨酸)上時,其穩(wěn)定性順序和沒有結(jié)合水分子時是一致,都是cs構(gòu)型要比zw構(gòu)型的復合物穩(wěn)定。當水分子只結(jié)合在H2,H5,H6(左側(cè)甘氨酸)上時,zw構(gòu)型的復合物則要變的更穩(wěn)定。結(jié)合水分子后復合物的結(jié)構(gòu)參數(shù)也具有一定的規(guī)律性。水分子結(jié)合到H5和H6位置時,GGH-cs構(gòu)型轉(zhuǎn)化為GGH-zw構(gòu)型需要的活化能最小。1～3分子水結(jié)合在H5或H6位置時,所需要的活化能分別是8.0 kJ/mol,5.7 kJ/mol,

4、0.4 kJ/mol。質(zhì)子化甘氨酸二聚物結(jié)合四分子水時,這四個水分子都結(jié)合在H5和H6位置,H2質(zhì)子自發(fā)的轉(zhuǎn)移到氮原子上形成zw構(gòu)型復合物,cs構(gòu)型向zw構(gòu)型轉(zhuǎn)化不需要活化能。當水分子結(jié)合到右側(cè)甘氨酸時,分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移過程則很難進行。這說明水分子通過結(jié)合位置的不同以及數(shù)目的不同可以對甘氨酸二聚物的結(jié)構(gòu),分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移的方向,相對穩(wěn)定性起到很重要的調(diào)節(jié)作用。
　　 質(zhì)子化脯氨酸二聚物結(jié)合水分子時一共有四個結(jié)合位置,分別是H1～H4

5、。根據(jù)水分子結(jié)合位置的不同,其結(jié)構(gòu)、相對穩(wěn)定性、以及中性結(jié)構(gòu)向兩性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的活化能都會受到一定的影響。與甘氨酸二聚物不同,所有的脯氨酸復合物都是zw構(gòu)型要比cs構(gòu)型的復合物穩(wěn)定。當水分子結(jié)合到H4位置時,PPH-cs構(gòu)型轉(zhuǎn)化為PPH-zw構(gòu)型需要的活化能最小。當兩個水分子同時結(jié)合到H4位置時,H2質(zhì)子轉(zhuǎn)移所需要的活化能僅僅只有0.8 kJ/mol,當三個水分子結(jié)合在中性復合物的H4位置上時,H2質(zhì)子自發(fā)的發(fā)生了質(zhì)子轉(zhuǎn)移。水分子同樣可以對

6、脯氨酸二聚物的結(jié)構(gòu),分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移的方向,相對穩(wěn)定性起到很重要的調(diào)節(jié)作用。
　　 質(zhì)子化甘氨酸脯氨酸二聚物與質(zhì)子化脯氨酸甘氨酸二聚物結(jié)合水分子時一共有5個結(jié)合位置,分別是H1～H5。二聚物GPH-zw構(gòu)型比GPH-cs構(gòu)型穩(wěn)定,中性二聚物PGH-cs的穩(wěn)定性要比PGH-zw能量高。PGH-cs→PGH-zw過程的活化能是6.0 kJ/mol。甘氨酸與脯氨酸之間的位置不同,其二聚物的相對穩(wěn)定性及活化能會發(fā)生很大的變化。質(zhì)子化甘氨酸