羥基自由基破壞DNA與RNA的堿基、黃酮類化合物清理羥基自由基反應(yīng)機理的量子化學研究及電子密度拓撲學分析.pdf

1、本論文主要內(nèi)容分為三部分，第一部分對羥基自由基破壞DNA堿基的反應(yīng)機理進行了量子化學研究，并對反應(yīng)物和過渡態(tài)結(jié)構(gòu)進行了電子密度拓撲學分析。第二部分和第三部分分別討論了黃酮類化合物B環(huán)與A環(huán)酚羥基清理羥基自由基的反應(yīng)機理，以及反應(yīng)物和過渡態(tài)結(jié)構(gòu)的電子密度拓撲學分析。
　　 論文第一部分采用密度泛函(DFT)理論中的B3LYP方法對羥基自由基破壞DNA堿基分子結(jié)構(gòu)的反應(yīng)機理進行了量子化學研究。結(jié)果表明，腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶以及胸腺

2、嘧啶均能為羥基自由基所破壞，從IRC結(jié)果以及對過渡態(tài)結(jié)構(gòu)的電子密度拓撲學分析的結(jié)果可以確定，其反應(yīng)歷程為羥基自由基破壞堿基環(huán)結(jié)構(gòu)的加成機理。嘌呤與羥基自由基反應(yīng)的活化能在32～35kJ/mol之間，明顯高于嘧啶與羥基自由基反應(yīng)的活化能11～15kJ/mol。另外，對于胸腺嘧啶以及組成RNA的尿嘧啶還存在羥基奪取堿基特定位置氫原子的抽氫機理，論文利用密度泛函(DFT)理論中的B3LYP方法搜索了抽氫機理的過渡態(tài)結(jié)構(gòu)，并對其進行了電子密度拓

3、撲學分析。計算結(jié)果顯示，抽氫機理中羥基自由基抽取反應(yīng)底物中特定位置的氫原子形成水分子脫去，其過渡態(tài)反應(yīng)位形成了六元環(huán)結(jié)構(gòu)。
　　 論文第二部分采用密度泛函(DFT)理論中的B3LYP方法對黃酮類化合物中的幾種典型化合物B環(huán)酚羥基清理羥基自由基的反應(yīng)機理進行了量子化學研究。結(jié)果表明，黃酮類化合物B環(huán)上未形成分子內(nèi)氫鍵的酚羥基可以與羥基自由基發(fā)生反應(yīng)。從IRC結(jié)果以及對過渡態(tài)結(jié)構(gòu)的電子密度拓撲學分析結(jié)果可以確定，在反應(yīng)過程之中羥基自

4、由基抽取了黃酮類化合物B環(huán)上未參與分子內(nèi)氫鍵結(jié)構(gòu)的酚羥基上的氫原子形成水分子及穩(wěn)定性更高的半醌式大環(huán)自由基，在整個過程之中羥基自由基從反應(yīng)物一側(cè)接近反應(yīng)底物，并隨著反應(yīng)的進行逐漸扭轉(zhuǎn)，直至形成一個近平面結(jié)構(gòu)的過渡態(tài)結(jié)構(gòu)。另外，隨著反應(yīng)的進行，黃酮化合物分子中B環(huán)與A、C環(huán)結(jié)構(gòu)之間的夾角呈現(xiàn)出減小的趨勢，整個基元反應(yīng)的活化能在16～20kJ/mol之間。
　　 論文第三部分繼續(xù)采用密度泛函(DFT)理論中的B3LYP方法對黃酮類化

5、合物中的幾種典型化合物A環(huán)酚羥基清理羥基自由基的反應(yīng)機理進行了量子化學研究。結(jié)果表明，黃酮類化合物A環(huán)上未形成分子內(nèi)氫鍵的酚羥基也可以與羥基自由基發(fā)生反應(yīng)。從IRC結(jié)果以及對過渡態(tài)結(jié)構(gòu)的電子密度拓撲學分析結(jié)果可以確定，羥基自由基在反應(yīng)過程之中抽取了黃酮類化合物A環(huán)上未參與分子內(nèi)氫鍵結(jié)構(gòu)的酚羥基上的氫原子形成水分子及穩(wěn)定性更高的半醌式大環(huán)自由基，在整個過程之中羥基自由基從反應(yīng)物一側(cè)進攻并逐漸發(fā)生扭轉(zhuǎn)，直至形成一個進平面結(jié)構(gòu)的過渡態(tài)結(jié)構(gòu)，這

6、與上一章關(guān)于黃酮類化合物B環(huán)的研究結(jié)果基本一致。但是A環(huán)反應(yīng)中隨著反應(yīng)的進行，黃酮化合物分子中A，C環(huán)與B環(huán)結(jié)構(gòu)之間夾角的變化呈現(xiàn)一定的不規(guī)律性，大部分呈現(xiàn)出了增加的趨勢，但個別分子也呈現(xiàn)減小的趨勢。A環(huán)酚羥基清理羥基自由基的基元反應(yīng)活化能為14～19kJ/mol之間。另外對反應(yīng)過渡態(tài)的電子密度拓撲學分析表明：B環(huán)酚羥基清理羥基自由基的反應(yīng)過渡態(tài)結(jié)構(gòu)之中即將脫去的水分子中的氧原子與黃酮分子中參加反應(yīng)的酚羥基相鄰位置的氫原子之間只有抽甙配