二(2-吡嗪)胺的构象及量子化学计算

为了对合成新型结构和性质的含氮杂环胺类化合物与金属生成的配合物提供指导,对含氮杂环化合物二(2-吡嗪)胺(Hdpza)进行了构象计算研究,用量子化学方法计算了化合物的稳定性、原子电荷布居、前线轨道组成及能量,得到了最稳定的分子构象信息。这些构象中2个吡嗪环平面的取向有3种方式:anti-anti、anti-syn及syn-syn,与实验得到单晶结构的分子构象基本吻合。     

离子与分子碰撞的空间构象设计

离子与分子碰撞是涉及复杂电子关联效应、多通道耦合效应的多体反应动力学过程,具有重要的科学研究意义,其过程广泛存在于多个领域,一直以来备受关注.在碰撞参数模型的半经典理论框架内,以几种典型分子(线性分子、平面分子和立体分子)分别作为靶分子,固定入射离子的初始速度方向,根据靶分子结构的对称性相对于入射离子速度方向的空间取向,设计离子与分子碰撞的空间构象,并结合球坐标的角度参数将方法推广至离子与对称性较低的靶分子碰撞的普遍情况.最后,以质子与一氧化碳分子碰撞的含时密度泛函理论模拟结果为例,分析5种碰撞空间构象下的电子俘获概率随碰撞参数的变化规律.     

分子序列告诉我们什么?——构象功能和进化

本文着重结合我们组的工作,从三方面对分子序列的理论研究进行了评述和展望。一是讨论了分子序列与空间构象的联系,二是讨论了在确定生物大分子空间构象的基础上,建立量子的构象动力学的问题,特别探讨了长时标(～10~(-9)秒)运动的可能机理及几种重要的运动形式,三是评述了从分子序列的统计分析出发,研究遗传语言进化问题的新近进展。     

4-酰代吡啶-5-吡唑啉酮类化合物的合成和分子力学、分子动力学计算

从1－苯基－3－甲基－5－吡唑啉酮（PMP）和烟酰氯（异烟酰氯）出发，合成了4－酰代吡啶（－3）吡唑啉－5－酮（化合物A）和4－酰代吡啶（－4）吡唑啉－5－酮（化合物B），利用Sybl6.3软件包分子力学计算程序中的限制性系统搜索，随机搜索和分子动力学计算软件中的模拟退火程序分别对化合物A和B的酮式和烯醇式构象分子（C和D）进行了计算，得到了它们的低能构象集，发现它们具有适宜的配位环境。     

气相中亮氨酸单体构象的理论研究

在密度泛函(DFT)B3LYP/6-311++g(2d,p)水平上,优化了气相中亮氨酸单体的稳定构象,在密度泛函和多体微扰2种理论水平上,分别采用6-311++g(2d,p)和cc-pVQZ基组对单体的稳定构象进行了单点能计算.结果表明:密度泛函理论计算出的2个能量最低构象Ⅰb1和Ⅱb1与实验测出的2种构象一致.用QM/MM方法计算了第1种氢键类型下9种构象的构象能,能量最高的Ⅰa3构象比能量最低的Ⅰb1构象的能量高出大约20 kJ/mol,这种能量差异主要是由空间位阻决定的.对Ⅰb1和Ⅱb1构象,采用B3LYP和MP2方法,多种基组进行重新优化,通过比照实验的旋转常数,可以发现Ⅰb1构象用MP2方法优化得到的旋转常数与实验值较接近,而Ⅱb1构象用B3LYP方法优化得到的旋转常数与实验值更接近.     

用STM证实质粒pUC18DNA分子新构象的存在

用清高妥液法从大肠杆菌ＢＨ１０１细胞制备出的多拷贝质粒ＰＵＣ１８ＤＮＡ分子的构象具有复杂的多样性，我们在对其进行ＳＴＭ研究计，证实了一种不同于已知构象的新构象的存在。     

有机金属化合物中二级化学键的理论研究(Ⅵ)--二级化学键生成的半经验分子轨道(MOPAC)方法的研究

应用半经验分子轨道(MOPAC7.0软件包中的AM1和PM3)方法,对一些有机金属汞化合物进行了探讨和研究.通过总能量和生成热的比较可知,由于分子内的二级化学键的生成,分子cis-ClHgCHCHCl和o-C6H4HgCl2的能量较低,更稳定.对于含Ph和CN基团的一系列有机汞化合物,通过计算其内旋转能垒中的初始构象和能谷构象可知,由于Hg与Ph和CN之间的二级化学键的生成,其初始构象更趋稳定.     

苯甲酸晶体中分子结构的研究

用压片法测定了苯甲酸晶体的红外光谱，并与苯甲酸的标准红外光谱比较，确证了苯甲酸的红外光谱．用密度泛函B3LYP方法在6-311G^＊＊基组水平上对苯甲酸分子的几何结构和红外光谱进行了优化和计算，并将计算所得的苯甲酸各构象的红外频率与其实测的红外光谱进行比较。确定了在晶体中苯甲酸的分子结构，同时在计算中给出了各种频率所对应的红外强度。对光谱进行了归属。通过对光谱归属结果的分析，确定了在晶体中苯甲酸分子是以构象a的分子构象为单体，按图3的形式形成二聚体而存在的。     

硝酸酯分子结构和水解机理研究（Ⅱ）─—硝酸乙酯

该文运用ＳＣＦ—ＭＯＡＭ１方法，通过能量梯度全优化计算，求得了硝酸乙酯的反式和傍式两种分子构象，两种构象间的能量差为３．５１ＫＪ／ｍｏｌ。傍式比反式稳定，反式—傍式旋转势垒为２．３４ｋＪ／ｍｏｌ。由ＡＭ１法计算，制作了硝酸乙酯的碱性ＳＮ２水解位能曲线，求得活化能为６３．６０ｋＪ／ｍｏｌ。讨论了水解过程中反应体系的几何构型和电荷分布的变化规律。     

生物膜集团电负性模型研究

本文通过对膜脂、氨基酸等生物膜组成件分子片集团电负性的计算、分析，提出了脂双层结构生物膜集团电负性模型设想，并就膜蛋白构象作了较符合实验事实的推定。     

甲醚的分子结构及振动光谱的理论研究

采用密度泛函理论（DFT）方法（BLYP、B3LYP）、从头算HF和MP2方法在6－31^*水平上对甲基醚的几何构型、振动谐性场和红外光谱进行了研究，使用Pulay标度法对各方法计算得到的理论力场进行标度，标度轭了分别为：：0．09、3：0．96，HF:0．89，MP2：0．94，根据标度后的理论力场进行了简正坐标分析，得到势能分布和红外振动频率，与实验红外频率相比，发现经标度后，4种方法的标准偏差均在30cm^-1左右，结果较好，此外，还根据B3LYP方法得到的势能分布和分外强度，对甲基醚的振动基频进行了理论归属。     

2-氨基乙醇振动频率及碱度的理论研究

运用B3LYP方法在6-311＋G（d,p）水平上对气相、水及四氯化碳溶液中2-氨基乙醇的构型稳定性、分子内氢键强度、振动频率及气相碱度进行了研究。计算结果表明,在气相中g′Gg′构型因具有分子内氢键而成为最稳定的构型。水溶液中2-氨基乙醇构型的稳定性决定于分子内氢键和羟基基团分子间溶剂化的综合作用。通过对振动模式的分析,表明随着构型能量的增加,各构型中C-O-H键弯曲和C-O键振动频率均蓝移,而O-H键振动频率红移;四氯化碳溶液中的振动频率和实验结果一致,计算结果表明G型2-氨基乙醇的气相碱度比T型的大。     

采用密度泛函理论系统表征苷氨酸构象体的研究

采用密度泛函理论,B3LYP/6-311 G**模型化学,计算绘制苷氨酸分子内三个键转动产生的三个自由度的势能面,用于准确和系统表征苷氨酸所有的构象异构体.从势能面上,取得了总共14个苷氨酸构象异构体,其中包括取得一个新的苷氨酸构象异构体.研究所有的苷氨酸构象异构体之间相互转换,并且探讨了苷氨酸构象异构体的对称性问题.     

Solution structure of a minor and transiently formed state of a T4 lysozyme mutant

Proteins are inherently plastic molecules, whose function often critically depends on excursions between different molecular conformations (conformers). However, a rigorous understanding of the relation between a protein's structure, dynamics and function remains elusive. This is because many of the conformers on its energy landscape are only transiently formed and marginally populated (less than a few per cent of the total number of molecules), so that they cannot be individually characterized by most biophysical tools. Here we study a lysozyme mutant from phage T4 that binds hydrophobic molecules and populates an excited state transiently (about 1?ms) to about 3% at 25?°C (ref. 5). We show that such binding occurs only via the ground state, and present the atomic-level model of the 'invisible', excited state obtained using a combined strategy of relaxation-dispersion NMR (ref. 6) and CS-Rosetta model building that rationalizes this observation. The model was tested using structure-based design calculations identifying point mutants predicted to stabilize the excited state relative to the ground state. In this way a pair of mutations were introduced, inverting the relative populations of the ground and excited states and altering function. Our results suggest a mechanism for the evolution of a protein's function by changing the delicate balance between the states on its energy landscape. More generally, they show that our approach can generate and validate models of excited protein states.     

亚累积烯基卡宾的两个最低能态

本文用量子化学从头计算方法对一些不饱和卡宾进行了研究。采用STO—3G极小基组,对不饱和卡宾H_2C=C=C:,F_2C=C=C:,Li_2C=C=C:,和H_2C=C=C=C:的两个最低能态的几何构型进行了能量梯度法优化。选用3—21G价层分裂基对STC—3G优化几何构型下的分子进行了RHF计算,得到了两个最低能态的能隙。结果预言了不饱和卡宾类X_2C=C=C:和H_2C=C=C=C:的基态是单重态。X原子或基团的电负性影响分子的几何构型和基态的稳定性。亚累积烯基长度对分子构型及能隙的影响较X的电负性影响要小。     

丙氨酸甘氨酸混合三、四肽构象稳定性的快速预测

使用特殊氢方法预测丙氨酸甘氨酸混合三肽和四肽分子共111个构象的相对稳定性,并与B3LYP/6-31G^＊方法的相对能量比较,得到了满意的结果.在所有111个构象中,特殊氢方法相对能量与B3LYP/6-31G^＊方法相对能量偏差绝对值大于2.0 kcal/mol的只有3个,偏差在1.0～2.0 kcal/mol之间的有18个,其余均小于1.0 kcal/mol.本文结果表明特殊氢原子在决定多肽构象稳定性方面的内秉重要性.     

硅酸镓镧晶体的喇曼散射及密度泛函研究

根据空间群理论（SPT）计算了硅酸镓镧晶体(La3Ga5SiO14，简称LGS)的喇曼光谱，并测量了LGS的室温喇曼光谱.根据晶体结构，构造了3个团簇（La3Ga4O12, La3Ga3SiO12和La3Ga2Si2O12），利用密度泛函理论(DFT)对喇曼光谱进行了计算和模拟.结果表明理论与实验非常吻合，LGS良好的压电性起源于3个团簇大的极化率各向异性.     

甘氨酸结构和性质的理论研究

用密度泛函理论法B3P86（6－31G^*）计算出气相甘氨酸分子的几何构型、位能和原子电荷，并用扩展的休克尔理论（EHT）研究了甘氨酸分子的原子活性，研究得出在生物过程中甘氨酸分子表现出的可能构型和活性位。     

METALLIC PHASE AND INSULATING CHARACTER OF ALKALI-EARTH METAL DOPED C60①

The three dimensional EHMO crystal orbital calculations for crystalline Ba6 C60,Ca3 C60 and Ca5 C60 are reported. The ground state of partially doped Ca3 C60 is found to be insulating with an indirect energy gap of 0. 5eV. In contrast, the. Cas C60 forms a metallic conducting phase with a set of three half - filled bands crossing the Fermi level which is Found to locate close to a peak of the density of state. The character of crystal orbitals near the Fermilevel for both Ca3 C60 and Ca5 C60 is completely carbon - like. In both cases the Ca3 atoms are almost fully ionized and C60 molecules form a stable negative, charge state with six to ten additional electrons. The conductivity of Ba6 C60 is resute.4 from the incomplete charge tranfer. The valance charge of every Ba ion is about 0. 33. The total charge tranfer of six Ba atoms is almost the same as that of five Ca atoms.