鎳原子團(tuán)簇與蛋白質(zhì)氨基酸相互作用的理論計(jì)算研究.pdf

1、功能納米材料在癌癥的早期診斷與治療中具有潛在的應(yīng)用前景。最近,Ni納米粒子在生物醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用已初露端倪,然而Ni納米粒子對(duì)生物細(xì)胞的具體影響依然未知,因此通過理論計(jì)算研究鎳納米材料與細(xì)胞的相互作用機(jī)制對(duì)設(shè)計(jì)新型的納米探針和抗腫瘤藥物具有十分重要的意義。
　　 鑒于此,本工作在我們前期實(shí)驗(yàn)研究工作基礎(chǔ)上,利用量子化學(xué)等方法對(duì)鎳團(tuán)簇及具有不同鎳原子數(shù)的鎳團(tuán)簇分別和氨基酸的兩個(gè)重要基團(tuán)羧基和氨基的相互作用進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。特別地,

2、從能量、分子結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)參量等方面對(duì)鎳團(tuán)簇分別與有機(jī)小分子CH3NH2和CH3COOH之間的相互作用及電子轉(zhuǎn)移機(jī)制等進(jìn)行了詳細(xì)的探討和研究。
　　 本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 1、利用密度泛函方法LAN2TZ+基組對(duì)原子數(shù)為1到6的鎳團(tuán)簇進(jìn)行了研究,并且對(duì)優(yōu)化得到的穩(wěn)定構(gòu)型與其他方法的相關(guān)研究結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。對(duì)不同自旋多重度的鎳團(tuán)簇進(jìn)行全結(jié)構(gòu)優(yōu)化,并對(duì)相應(yīng)的優(yōu)化結(jié)構(gòu)計(jì)算零點(diǎn)能及其他參數(shù),得到的三重態(tài)為鎳團(tuán)簇

3、的穩(wěn)態(tài)自旋多重度。同時(shí),對(duì)三重態(tài)的鎳團(tuán)簇的電子性質(zhì)做了系統(tǒng)分析,結(jié)果表明,隨著鎳原子數(shù)的增加,鎳團(tuán)簇的穩(wěn)定性降低。
　　 2、利用密度泛函方法在B3LYP／6-31G(d,p)水平下分別優(yōu)化CH3NH2和CH3COOH的結(jié)構(gòu),并且計(jì)算相應(yīng)的能量參數(shù)等。
　　 3、利用密度泛函方法對(duì)不同原子數(shù)的鎳團(tuán)簇和CH3NH2的作用模式進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,三重態(tài)條件下在B3LYP／6-31G(d,p)&LAN2TZ+水平對(duì)復(fù)合物Nin-

4、CH3NH2(n=1-6)進(jìn)行了全結(jié)構(gòu)優(yōu)化,得到能量最低的復(fù)合物結(jié)構(gòu),并且計(jì)算復(fù)合物的能量及相互作用能△E(Nin,CH3NH2)。研究結(jié)果表明,Nin團(tuán)簇與CH3NH2之間存在相互作用,且結(jié)合位點(diǎn)在N原子和Ni1原子上,Ni1原子和N1原子之間的距離是隨著鎳原子數(shù)的增加而逐漸變小,△E(Nin,CH3NH2)。隨著鎳原子數(shù)的變化呈現(xiàn)奇偶性的變化,鎳原子數(shù)為偶數(shù)時(shí)比相鄰原子數(shù)為奇數(shù)的△E(Nin,CH3NH2)要高,其變化區(qū)間為[-18

5、 KJ／mol,-55 KJ／mol]；鎳團(tuán)簇與CH3NH2相互作用過程自然鍵軌道分析,結(jié)果表明電子轉(zhuǎn)移主要發(fā)生在氮原子的孤對(duì)電子向Nin團(tuán)簇中Ni1的孤對(duì)電子反鍵軌道和Ni1-Ni2的σ反鍵軌道電子轉(zhuǎn)移的過程中,二階穩(wěn)定化能的結(jié)果也表明了N-Ni鍵在穩(wěn)定復(fù)合物中起著主要的貢獻(xiàn)。
　　 4、利用密度泛函方法對(duì)不同原子數(shù)的鎳團(tuán)簇和CH3COOH的作用模式進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,三重態(tài)條件下在B3LYP／6-31G(d,p)& LAN2T

6、Z+水平對(duì)復(fù)合物Nin-CH3COOH(n=1-6)進(jìn)行了全結(jié)構(gòu)優(yōu)化,并且計(jì)算出復(fù)合物的能量及相互作用能△E(Nin,CH3COOH),得到了能量最低的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明,Nin團(tuán)簇與CH3COOH之間存在相互作用,且結(jié)合位點(diǎn)在羰基氧原子O1和Ni1原子上,O1原子和N1原子之間的距離是隨著鎳原子數(shù)的增加而逐漸變小,當(dāng)鎳原子數(shù)n≥4時(shí),距離值趨于穩(wěn)定；△E(Nin,CH3COOH)隨著鎳原子數(shù)的變化先增加后減小,在n=4時(shí)達(dá)到峰值