酰胺分子與鳥嘌呤相互作用及多通道質子轉移反應的理論研究.pdf

1、作為異構平衡的氧化還原反應中最簡單和最基本的現(xiàn)象之一，質子轉移不僅在化學反應中起著重要的作用，在生命進程中的作用更是不可或缺。它廣泛存在于光合鏈、呼吸鏈、酶促反應等各種細胞代謝過程。并能產生細胞信息傳遞的驅動力、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。此外質子轉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。 基于質子轉移反應在生物學和化學領域的重要作用，許多實驗或理論工作者都對質子轉移進行了大量

2、深入的研究。本文在前人的基礎上首次利用振動模式方法來分析質子轉移反應機理，以及用多通道理論的思想來研究質子轉移反應。 本論文中選取絲酰胺和鳥嘌呤兩個體系作為研究對象。采用密度泛函(DFT)方法，研究生物小分子多通道質子轉移過程的機理，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)介紹了量子化學的發(fā)展簡史；第二節(jié)質子轉移異構化以及多通道反應；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)——各種相關的計算方法進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方法。 在這些理論工作的基礎上，第三章為了研究絲酰胺分子在基態(tài)與激發(fā)態(tài)下多通道質子轉移的反應，我們利用(DFT)B3LYP方法在6-311++G**基組上確定了基態(tài)下的八對對應異構體和激發(fā)態(tài)五對對應異構體；并且分別在基態(tài)和激發(fā)

4、態(tài)下算出四個不同的質子轉移通道；得出了基態(tài)與激發(fā)態(tài)的最優(yōu)反應通道；比較了基態(tài)與激發(fā)態(tài)質子轉移反應的所需的活化能，認定激發(fā)態(tài)更有利于反應的進行。 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合體之間的氫鍵作用。為進一步模擬研究生命體系中肽單元對DNA堿基(鳥嘌呤)分子內質子轉移的影響奠定基礎。研究中我們得到了九種靠分子間雙氫鍵結合的環(huán)狀復合體，其中的一個為六原子環(huán)

5、，五個為七原子環(huán)，其余的都為八原子環(huán)。我們對這些復合物分子間氫鍵進行了比較，得到了最穩(wěn)定構型與最不穩(wěn)定構型。同時對紅外光譜頻率和紅外強度以及振動頻率位移也做了相關報道。 第五章是在第四章所得出的結論的基礎上，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)分子內質子轉移的影響。本章中以鳥嘌呤單體及五種復合物(FG1，F(xiàn)G2，F(xiàn)G3，F(xiàn)G4和FG5)為研究對象