酚类污染物与L-Cys间的作用机理和电子传递

采用电化学循环伏安法和紫外吸收光谱方法,研究了L-半胱氨酸(L-Cys)与苯二酚污染物之间相互结合的作用机理和电子传递信息.结果表明:固定在金表面、排列呈有序结构的单分子层膜状态的L-半胱氨酸与苯二酚相互作用时,对三种苯二酚异构体的氧化还原反应均有良好的电催化作用,有利于电子转移过程的发生;而分散游离于水溶液中、呈无序游离结构状态的L-半胱氨酸与苯二酚相互作用时,对氧化还原反应起阻碍作用,不利于电子转移.进一步研究表明,二者之间的相互作用不涉及化学键强作用力,未发生分子化学键的断裂和新键的形成.半胱氨酸与苯二酚污染物通过N…H—O氢键,结合形成L-Cys.C6H6O2或(L-Cys)2.C6H6O2缔合物.分子间结合点数目的不同,导致其电化学活性和行为的差异,并使生物分子的功能发生变异.     

碱基分子中单电子作用势判断化学键强弱的研究

碱基是遗传物质DNA和RNA的基本结构单元,与基因突变、癌症及遗传疾病许多健康问题息息相关.使用MELD精密从头计算及自编程序,计算了常见碱基分子腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶中沿各化学键方向上的单电子作用势,并根据单电子作用势势垒——Dpb对各化学键的强弱进行了比较.结果表明,N—H键的Dpb值明显高于C—H键的Dpb值,且胸腺嘧啶分子的C7—H键的Dpb相对于其他分子的C—H键明显偏低.由于Dpb可以用来表征化学键的强弱,因此,碱基分子中N—H键要强于C—H键,且胸腺嘧啶中的C7—H键最弱,在DNA中易被自由基或其他基团进攻,该结论与实验结果一致,为进一步探讨碱基分子的相关性质奠定了基础.     

(MH)_n(M=Li,Na;n=1～4)小分子团簇的分子形貌的理论研究

研究分子的形状和大小对于进一步探究分子的物理化学性质起着重要作用.使用MELD精密从头计算中的CISD方法,采用6-31+G(d,p)基组,结合自编的程序,计算并研究金属氢化物(MH)n(M=Li,Na;n=1~4)团簇分子中的1个电子所受到的作用势(PAEM)及特征,探讨了化学键的单电子作用势的势垒Dpb与化学键的键长,团簇分子的单电子作用势的势垒tDpb与团簇分子的结合能的关系.结果表明,Dpb可以用来表征化学键的强度,tDpb可以用来表征团簇的稳定性.此外,还描绘出金属氢化物团簇的分子形貌,探讨了它们各自的特征,为进一步探讨和认识较大的锂和钠氢化物团簇(MH)n(n≥5)结构和性质奠定基础.     

CH_xO(x=1,2)与NH_y(y=0,1,2)自由基反应机理的理论计算

采用MP2方法,在6-311G**和6-311++G**基组水平上优化CH2O、CHO分别与N、NH、NH2发生吸氢反应时的过渡态结构,通过振动分析,对过渡态结构进行确认;在此基础上,应用IRC理论分析了最小能量途径(MEP)上相互作用分子间化学键的变化;采用QCISD方法在6-311++G**基组水平下对各反应驻点进行单点能量校正,计算了反应活化位垒.研究表明所有反应均以协同方式进行,从反应物CH2O与N、NH、NH2到最终产物CO、NH3,反应均放热,产物渐趋稳定;6个反应中,链式反应(1)、(5)是最容易的反应途径.通过反应途径的量子拓扑分析,发现CH2O与N、NH、NH2反应化学键的断开与形成基本上都处于过渡态(S=0)附近,CHO与N、NH、NH2反应时,键的形成和断开在过渡态之后.     

四聚甲基锂Li4(CH3)4的电子结构的量子化学研究

用Gaussian98W程序对四聚甲基锂Li4(CH3)4的电子结构作了量子化学计算,根据分子轨道能级、电子密度集居数分析、原子电荷、化学键键级等对Li4(CH3)4的缺电子多中心键的特点进行了理论解释.计算表明在Li4(CH3)4中每个碳原子与4个锂原子形成化学键,与一个距离较远的锂原子形成化学键的键级高于与3个距离较近的锂原子的键级,生成不对等的5中心2电子键(5c-2e);四聚甲基锂中Li-C键的平均键级是0.3749,平均键能为132.1kJ/mol.     

CH2O2-M(M=HF,H2O)分子间氢键的理论研究

利用分子轨道从头算结合不同基组对二聚体CH2O2-M(M=HF,H2O)分子间氢键进行了理论研究,利用标准方法和均衡校正方法对二聚体进行了几何结构优化,振动频率和相互作用能的计算,利用了自然键轨道理论对氢键的本质进行了分析.研究结果表明,由于分子间π-氢键的形成导致了σ-氢键的弯曲,两个二聚体氢键相互作用能随着σ-氢键键长的增加而降低,并且两个氢键二聚体的相互作用能的贡献主要来自于σ-氢键.     

杂环化合物的分子形貌的研究

杂环化合物广泛存在于自然界,与生物学有关的重要化合物多数为杂环化合物.使用MP2/6-311＋＋G（3df,3pd）优化呋喃、噁唑和异噁唑的几何结构,并计算了分子处于电子基态的第一电离能.使用MELD精密从头计算程序中的SDCI/3-21＋G^＊,并结合我们自编的分子形貌程序,研究了这些分子中1个电子所受到的作用势,探讨了化学键区域内的作用势的势垒Dpb大小与化学键强弱的关系,得出Dpb是可以用来表征化学键强弱的1个物理量.同时,描绘出了这些杂环化合物的分子形貌,探讨了杂环化合物中的杂原子对五元环上电子共轭效应的影响.     

环己醇和甲基环己基碳酸酯二元混合体系中分子间相互作用的理论研究

为实现环己醇(CH)和甲基环己基碳酸酯(CMC)有效分离,采用密度泛函理论在ωB97X-D/6-311++G(d,p)级别水平上研究了CH和CMC混合体系中分子间交叉和自缔合作用。所得二聚体氢键几何参数、电子密度分布和二聚体分子间相互作用能等特征都显示该混合体系存在稳定的交叉和自缔合二聚体,且二聚体相互作用相近,结合程度相似,这为CH和CMC共沸实验现象提供了理论解释。两化合物混合体系相互作用的研究为其分离提纯提供了理论指导,可以利用水等与CH聚合作用更强的化合物,作为挟带剂进行恒沸蒸馏的操作新方法来提高实验纯化效率。     

分子中单电子作用势研究甲酰胺分子内质子转移反应

质子转移反应是一种常见且重要的化学反应,但反应过程中分子界面上的电子密度和成键情况却鲜为关注.通过分子中单电子作用势PAEM和分子形貌理论对甲酰胺分子内的质子转移反应过程进行研究.结果表明,等PAEM值图能够判断化学键形成或断裂的位置,同时也证实在过渡态时,质子与甲酰胺的O和N原子皆有成键作用.分子形貌展示了质子转移过...     

CH_2O_2-M(M=HF,H_2O)分子间氢键的理论研究

利用分子轨道从头算结合不同基组对二聚体CH2O2-M（M=HF,H2O）分子间氢键进行了理论研究,利用标准方法和均衡校正方法对二聚体进行了几何结构优化,振动频率和相互作用能的计算,利用了自然键轨道理论对氢键的本质进行了分析．研究结果表明,由于分子间π－氢键的形成导致了σ－氢键的弯曲,两个二聚体氢键相互作用能随着σ－氢键键长的增加而降低,并且两个氢键二聚体的相互作用能的贡献主要来自于σ－氢键．     

N2-O2二聚物分子间相互作用势的第一性原理计算

原子间及分子间的范德瓦尔斯相互作用在分子结构和固体结构起着非常重要的作用. 在本文中,我们通过基于密度泛函理论的CPMD代码研究了氮气与氧气的分子间相互作用势, 所得结果与实验相符合. 在本工作中, 我们采用了最新且有效的范德瓦尔斯修正描述了至今还没有理论研究的氮气与氧气二聚物的分子间相互作用势.     

Coupling mechanism of multi-force interactions in the myosin molecular motor

The dynamics of the myosin molecular motor as it binds to actin filaments during muscle contraction are still not clearly understood. In this paper, we focus on the coupling mechanism of multi-force interactions in the myosin molecule during its interaction with actin. These forces include the electrostatic force, the van der Waals force and the Casimir force in molecular dynamic simulations of the molecules in solvent with thermal fluctuations. Based on the Hamaker approach, van der Waals and Casimir potentials and forces are calculated between myosin and actin. We have developed a Monte Carlo method to simulate the dynamic activity of the molecular motor. We have shown that because of the retardation effect, the van der Waals force falls into the Casimir force when the distance between the surfaces is larger than 3 nm. When the distance is smaller than 3 nm, the electrostatic force and the van der Waals force increase until the myosin becomes attached to the actin. Over the distances studied in the present work, the electrostatic force dominates the attractive interactions. Our calculations are in good agreement with recently reported experimental results.     

氨基甲酸酯型石胆酸裂口分子的手性识别性能研究

用差紫外光谱滴定法考察了新型裂口分子1-3对D／L-氨基酸甲酯的手性识别性能,测定了主客体间的结合常数（kα）和自由能变化（△G°）．结果表明,裂口分子主体对所考察的客体分子显示良好的手性识别作用,其对D-氨基酸甲酯的识别优于对L-氨基酸甲酯的识别,识别作用的主要推动力为氢键,范德华力等的协同作用．讨论了主体与客体间形状、大小匹配和几何互补等因素,对形成超分子配合物的影响,并利用计算机分子模拟作为辅助手段对实验结果与现象进行了解释．     

用原子的X_α电荷密度计算van der Waals半径

利用原子的X_α电荷密度,在采用Norman规则选取原子球半径基础上,根据对大量分子中各原子Norman 半径的计算,提出一条确定原子在不同分子环境下Van der Waals 半径的简单经验公式.用此公式计算了18个常用原子在81个分子中的Van der Weals 半径,并对其物理意义进行了讨论.     

三个磷酰化香豆素的合成及单晶结构

以二烷基亚磷酸酯和香豆素为原料,通过Atherton-Todd反应合成了3个新型含有磷酰基的香豆素类化合物,7-磷酰二乙基香豆素(2a)、4-甲基-7-乙酰氧基-6-磷酰二乙基香豆素(2b1)和7-羟基-4-甲基-6-磷酰二异丙基香豆素(2b2).单晶结构显示:化合物2a、2b1均为三斜晶系,P-1空间群,分子间有弱的π-π堆积,分子间主要靠范德华力紧密结合在一起.化合物2b2为单斜晶系,空间群为P2(1)/n,P=O的O原子和羟基氢原子之间存在分子间氢键,每一个分子分别与另外两个分子相连形成链状结构,由堆积图可以看到分子间有弱的π-π堆积,分子间主要靠范德华力紧密结合在一起.     

范德华能与配位键能之间的平衡——钇络合物中配位键长的综合模型

本文介绍了在钇络合物中由于范德华能与配位键能之间的平衡而产生配位键长的变化。每个配位原子在一个由它的配位键势能与相邻配位原子的范德华势能所组成的综合势阱中运动。这就是配位键长的综合模型。     

蛋白质-核酸复合物氢键与范德华力作用位点分析

为了深入了解蛋白质-核酸相互作用模式,对复合物结构中氢键/范德华力作用力位点上的氨基酸和核苷酸的偏好性(即相对使用频率)进行了统计分析.结果表明:氢键/范德华力作用位点上对氨基酸的偏好性差异均极其显著,与蛋白质-核酸特异作用密切相关的残基侧链与核苷酸碱基间相互作用力位点对氨基酸类型的选择特异性更高;单链RNA分子与蛋白...     

Overcoming lability of extremely long alkane carbon-carbon bonds through dispersion forces

Steric effects in chemistry are a consequence of the space required to accommodate the atoms and groups within a molecule, and are often thought to be dominated by repulsive forces arising from overlapping electron densities (Pauli repulsion). An appreciation of attractive interactions such as van der Waals forces (which include London dispersion forces) is necessary to understand chemical bonding and reactivity fully. This is evident from, for example, the strongly debated origin of the higher stability of branched alkanes relative to linear alkanes and the possibility of constructing hydrocarbons with extraordinarily long C-C single bonds through steric crowding. Although empirical bond distance/bond strength relationships have been established for C-C bonds (longer C-C bonds have smaller bond dissociation energies), these have no present theoretical basis. Nevertheless, these empirical considerations are fundamental to structural and energetic evaluations in chemistry, as summarized by Pauling as early as 1960 and confirmed more recently. Here we report the preparation of hydrocarbons with extremely long C-C bonds (up to 1.704??), the longest such bonds observed so far in alkanes. The prepared compounds are unexpectedly stable--noticeable decomposition occurs only above 200?°C. We prepared the alkanes by coupling nanometre-sized, diamond-like, highly rigid structures known as diamondoids. The extraordinary stability of the coupling products is due to overall attractive dispersion interactions between the intramolecular H???H contact surfaces, as is evident from density functional theory computations with and without inclusion of dispersion corrections.     

纯铁液凝固过程的分子动力学模拟

为了研究纯铁熔液体系在凝固过程中的演变行为,采用分子动力学方法和带有范德瓦尔斯项的长程F-S势函数对液态Fe凝固过程的结构和能量演变进行模拟。径向分布函数、原子均方位移函数和Fe原子的聚集状态变化图像显示,凝固过程是Fe原子由无序向短程有序再向长程有序的变化过程,其中的短程有序结构可能是Fe原子组成的团簇结构;凝固过程中体系的总能量变化呈逐渐降低,Fe单质完美晶体的凝固温度约为2400 K。