分子模擬在紅曲色素分子修飾及功能設(shè)計上的應(yīng)用.pdf

1、本文采用分子力學(xué)及分子動力學(xué)模擬，分別建立了latm,298.15K時紅曲紅素和水溶性紅曲紅素的穩(wěn)定構(gòu)象；然后以穩(wěn)定構(gòu)象為模型基礎(chǔ)，借助密度泛函理論計算，研究了分子的電荷分布及反應(yīng)活性；同時通過分子動力學(xué)模擬周期邊界條件下溶液體系的勢能，解釋和驗證了紅曲色素在不同外場條件下的穩(wěn)定性。最后，借助分子模擬方法對耐酸性紅曲色素進(jìn)行分子設(shè)計及性能預(yù)測；同時，采用實驗方法對分子模擬結(jié)果進(jìn)行驗證。 紅曲紅素優(yōu)勢構(gòu)象的DFT計算表明，由C1、

2、C3、C4、C5、C6、C7、C9、C10、C11、C12、021組成的共扼體系所含凈電荷數(shù)為-0.41845，約占分子總負(fù)電荷數(shù)的14.3％；正電荷主要分布于C3、C16、C19，其電荷數(shù)分別為0.12957、0.1164、0.156964。同時借助理論計算可推測紅曲紅素分子存在三個反應(yīng)活性部位，即由C19-020-028-C2組成的內(nèi)酯基團(tuán)，以及C3-021、C16-017構(gòu)成的兩對羰基；解釋了紅曲紅素分子的衍生化機(jī)理，即堿解法制備

3、水溶性紅曲紅素和含硫化合物制備紅曲黃色素的可行性。 分子動力學(xué)模擬結(jié)果表明，隨著溫度的升高，水溶性紅曲色素溶液體系勢能不斷升高。即體系內(nèi)的分子相互作用不斷增強(qiáng)，體系趨向于更不穩(wěn)定的狀態(tài)，這與色素溶液的熱穩(wěn)定性實驗結(jié)果一致。對不同pH溶液體系的分子動力學(xué)模擬表明：當(dāng)溶液pH為4.0-10.0時，體系勢能值維持在.32500kcal附近，處于較低水平；當(dāng)pH<3.5時，體系勢能陡然上升，體系能量較高，體系平衡極有可能被破壞。同時在堿

4、性區(qū)域，當(dāng)pH>11時，能量也急劇增加，體系處于不穩(wěn)定狀態(tài)。這一結(jié)果解釋并驗證了色素溶液的酸堿穩(wěn)定性。 對水溶性紅曲紅素模型的DFT理論計算發(fā)現(xiàn)：水溶性紅曲紅素存在著三個反應(yīng)活性部位。其中，由019-H20組成的羥基(-OH)反應(yīng)活性較大，極易在路易斯酸條件下與(如酸酐、強(qiáng)酸、酰鹵等)親核試劑發(fā)生親核取代或親核加成反應(yīng)。 根據(jù)分子模擬結(jié)果，本研究制備了耐酸性紅曲色素，并對其性能進(jìn)行了表征。實驗結(jié)果表明：耐酸性紅曲紅色素具