酰胺分子與鳥嘌呤相互作用及多通道質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的理論研究.pdf

1、作為異構(gòu)平衡的氧化還原反應(yīng)中最簡單和最基本的現(xiàn)象之一，質(zhì)子轉(zhuǎn)移不僅在化學(xué)反應(yīng)中起著重要的作用，在生命進(jìn)程中的作用更是不可或缺。它廣泛存在于光合鏈、呼吸鏈、酶促反應(yīng)等各種細(xì)胞代謝過程。并能產(chǎn)生細(xì)胞信息傳遞的驅(qū)動力、確定信息傳遞的方向、程序及使生物信息以能量量子方式予以編碼和重排。此外質(zhì)子轉(zhuǎn)移在分子間信息傳遞及生物信息流傳遞方面也具有重要作用。 基于質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)在生物學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域的重要作用，許多實(shí)驗(yàn)或理論工作者都對質(zhì)子轉(zhuǎn)移進(jìn)行了大量

2、深入的研究。本文在前人的基礎(chǔ)上首次利用振動模式方法來分析質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)機(jī)理，以及用多通道理論的思想來研究質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。 本論文中選取絲酰胺和鳥嘌呤兩個(gè)體系作為研究對象。采用密度泛函(DFT)方法，研究生物小分子多通道質(zhì)子轉(zhuǎn)移過程的機(jī)理，以及環(huán)境因素對其所起到的輔助作用。通過在不同環(huán)境下對各通道的比較得出一些有意義的結(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(xué)的發(fā)展簡史；第二節(jié)質(zhì)子轉(zhuǎn)移異構(gòu)化以及多通道反應(yīng)；第三

3、節(jié)介紹了肽單元模型；第四節(jié)介紹了本文的主要工作。 第二章就本文主要的研究依據(jù)——各種相關(guān)的計(jì)算方法進(jìn)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(xué)方法。 在這些理論工作的基礎(chǔ)上，第三章為了研究絲酰胺分子在基態(tài)與激發(fā)態(tài)下多通道質(zhì)子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)，我們利用(DFT)B3LYP方法在6-311++G**基組上確定了基態(tài)下的八對對應(yīng)異構(gòu)體和激發(fā)態(tài)五對對應(yīng)異構(gòu)體；并且分別在基態(tài)和激發(fā)

4、態(tài)下算出四個(gè)不同的質(zhì)子轉(zhuǎn)移通道；得出了基態(tài)與激發(fā)態(tài)的最優(yōu)反應(yīng)通道；比較了基態(tài)與激發(fā)態(tài)質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的所需的活化能，認(rèn)定激發(fā)態(tài)更有利于反應(yīng)的進(jìn)行。 第四章我們利用密度泛函理論(DFT)在6-311++G(d，p)基組上研究了作為肽單元模型的甲酰胺分子與鳥嘌呤復(fù)合體之間的氫鍵作用。為進(jìn)一步模擬研究生命體系中肽單元對DNA堿基(鳥嘌呤)分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移的影響奠定基礎(chǔ)。研究中我們得到了九種靠分子間雙氫鍵結(jié)合的環(huán)狀復(fù)合體，其中的一個(gè)為六原子環(huán)

5、，五個(gè)為七原子環(huán)，其余的都為八原子環(huán)。我們對這些復(fù)合物分子間氫鍵進(jìn)行了比較，得到了最穩(wěn)定構(gòu)型與最不穩(wěn)定構(gòu)型。同時(shí)對紅外光譜頻率和紅外強(qiáng)度以及振動頻率位移也做了相關(guān)報(bào)道。 第五章是在第四章所得出的結(jié)論的基礎(chǔ)上，利用密度泛函理論(DFT)在6-311++G(d，p)基組上模擬研究生命體系中肽單元(甲酰胺模型)對DNA堿基(鳥嘌呤)分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移的影響。本章中以鳥嘌呤單體及五種復(fù)合物(FG1，F(xiàn)G2，F(xiàn)G3，F(xiàn)G4和FG5)為研究對象