20513.腺嘌呤水分子團(tuán)簇的理論研究

1、索取號(hào)：O641密級(jí)：公開碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文腺嘌呤腺嘌呤水分子團(tuán)簇的理論研究水分子團(tuán)簇的理論研究研究生：陳文龍指導(dǎo)教師：孔祥和教授培養(yǎng)單位：物理工程學(xué)院一級(jí)學(xué)科：電子科學(xué)與技術(shù)二級(jí)學(xué)科：物理電子學(xué)完成時(shí)間：2015年4月10日答辯時(shí)間：2015年6月13日研究生：陳文龍指導(dǎo)教師：孔祥和教授培養(yǎng)單位：物理工程學(xué)院一級(jí)學(xué)科：電子科學(xué)與技術(shù)二級(jí)學(xué)科：物理電子學(xué)完成時(shí)間：2015年4月10日答辯時(shí)間：2015年6月13日摘要I摘要在日常生

2、活中我們所說的維生素B4其實(shí)就是腺嘌呤，DNA和RNA是人類基因必不可少的組成成分，而腺嘌呤對于DNA與RNA來說是必不可少的組成成分。所以有必要對腺嘌呤進(jìn)行研究，探索其中的奧妙。團(tuán)簇其實(shí)是一種新的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是一種過渡態(tài)，大小介于原子與分子之間，在人們的日常生活中隨處可見，一般都存在于物理化學(xué)的反應(yīng)過程中，與自然界的變化息息相關(guān)。氫鍵是一種弱相互作用，它有多種存在的形式，腺嘌呤分子和水分子之間就可以存在氫鍵，水是萬物之源，腺嘌呤與

3、水分子之間的結(jié)合對于研究氫鍵的形成以及人們對于氫鍵的理解都會(huì)有很大的幫助。對于腺嘌呤的研究有很多，本文應(yīng)用量子化學(xué)當(dāng)中的密度泛函理論方法（DFT)系統(tǒng)的研究了腺嘌呤與水分子團(tuán)簇的紅外振動(dòng)光譜和結(jié)構(gòu)。本文共分為三部分。第一部分描述了腺嘌呤分子的性質(zhì)和用途，對團(tuán)簇進(jìn)行了簡介，敘述了氫鍵的作用以及紅外光譜的原理。第二部分介紹了量子化學(xué)計(jì)算方法，對高斯軟件、密度泛函理論、AIM軟件和PED軟件進(jìn)行了說明。第三部分主要運(yùn)用密度泛函理論在B3LYP

4、6311G(dp)基組水平上對C5H5N5?(H2O)m(m=1~3)進(jìn)行了優(yōu)化與振動(dòng)頻率計(jì)算，得到了團(tuán)簇的六種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，團(tuán)簇中同分異構(gòu)體之間的能量相差很小，隨著水分子數(shù)目的增加，腺嘌呤與水分子團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的能量值在不斷的減小。應(yīng)用AIM程序計(jì)算了三種最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的氫鍵臨界點(diǎn)的拓?fù)鋮?shù)，結(jié)果表明，O—H…N氫鍵的形成使得O—H之間電子密度減小，伸縮振動(dòng)頻率減小，產(chǎn)生了紅移；N—H…O氫鍵的形成使得N—H之間的電子密度減小，鍵的強(qiáng)度變?nèi)酰?/p>

5、伸縮振動(dòng)頻率變小，發(fā)生了紅移。在其中還可能得到了比氫鍵更強(qiáng)的共價(jià)鍵。利用veda4軟件對團(tuán)簇C5H5N5?(H2O)m(m=0~3)的紅外光譜的振動(dòng)頻率進(jìn)行模式指認(rèn)，并對部分振動(dòng)頻率進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，由氫鍵O—H…N影響產(chǎn)生的伸縮振動(dòng)頻率都比對應(yīng)的腺嘌呤本身的伸縮振動(dòng)頻率要大，產(chǎn)生了藍(lán)移；由氫鍵N—H…O影響而產(chǎn)生的伸縮振動(dòng)頻率比對應(yīng)的腺嘌呤本身的伸縮振動(dòng)頻率要小，產(chǎn)生了紅移。對團(tuán)簇C5H5N5?(H2O)m(m=1~3)在水溶劑中