含氨基酸的超分子体系中的氢键研究

【摘要】： 超分子化学这门新兴的学科近年来在很多研究领域都得到了重要的应用，尤其是在生命科学中有着举足轻重的作用，弱相互作用在生命体系中普遍存在，氢键则是其中最为普遍、最为重要的一种，氨基酸作为生命体系主要成分—蛋白质的基本组成单元，是生命起源中的几种基本物质之一，对氨基酸、小肽与有机小分子通过氢键自组装得到的超分子体系的研究将对理解化学进化，探索生命现象的本质有着重要的理论意义。本论文主要通过X-射线衍射方法对氨基酸与无机酸、氨基酸与有机酸小分子组成的超分子体系中的氢键组装进行了分析，并对其中一种体系的质谱裂解规律进行了分析，运用分子动力学方法对氨基酸、小肽分别与有机小分子之间的弱相互作用进行了理论模拟。主要研究工作如下： 1．综述了超分子化学的产生、研究现状；分子自组装的几种影响因素，并对最为普遍的弱相互作用—氢键进行了描述。 2．综述了氨基酸与有机小分子的聚合、分子间相互作用、几何特征及其在化学进化和生命中的作用；并对由它们组成的超分子体系中的氢键类型进行了归纳。 3．合成并测定了L-苯丙氨酸-硝酸盐复合物的晶体结构，结合生命体系中一些相关的现象：T-π共轭、蛋白质的“内疏外亲”等对结构中的弱相互作用进行了分析，并与其它几种苯丙氨酸-无机酸盐的复合物的分子结构进行了比较。 4．合成并测定了二水合L-精氨酸-顺丁烯二酸复合物的晶体结构，对结构中复杂庞大的三维氢键网进行了详细的分析，与文献报道的含有精氨酸的超分子体系进行了比较；对合成的复合物进行了质谱裂解规律的分析，比较了体系中不同类型的氢键强度与质谱裂解机制的关系，在超分子复合物的谱学研究方面进行了探索性的尝试。 5．用分子动力学理论计算方法模拟了丝组二肽与Tris、柠檬酸的分子间相互作用，从理论上解释了Tris、柠檬酸等缓冲液对丝组二肽切割DNA的抑制作用的可能机制；对Bis-Tris与Ser、Tris与Lys等组成的超分子体系中分子间相互作用方式亦进行了分子动力学模拟，从而在分子水平上对氨基酸-有机酸超分子体系中分子间弱相互作用本质进行了研究。