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(Gly)n(n=2,3,4)闭合成Cyclo(Gly)n(n=2,3,4)反应机理的理论化学研究

仝艳  
【摘要】:环肽是自然界广泛存在的一种生物环状分子,广泛存在于海绵状和海洋中的节肢动物等低等生物,微生物,真菌,藻类和高等植物中,并在生物体的生命活动中扮演着重要的角色。环肽的性质和用途主要有:超分子识别作用;模拟酶催化;纳米管及离子传输;生理活性。环肽在生物医学、药学等许多方面都有着可观的发展前景。很多环肽类化合物具有生物活性。生物活性环肽能形成限制性构象,与相应线性肽相比在生物体内具有更好的抗酶解和抗化学降解的能力。因此进行线状肽闭合成环肽的机理研究和环肽的构象研究对指导环肽的合成、研究其超分子性质和生理活性都十分有用。研究过程主要利用GaussView的图形功能产生初始构型,用Gaussian03程序包进行计算。 本文研究了(Gly)_n(n=2,3)闭合成Cyclo(Gly)_n(n=2,3)反应。采用HF/6-31g(d)方法找到了这两个反应的过渡态,通过振动频率分析确认了过渡态结构,用内禀反应坐标(IRC)计算确认了最低能量反应途径(MEP),讨论了过渡态时的虚频振动模式,在B3LYP/6-31G(d)水平上,全自由度优化了(Gly)_n(n=2,3)闭合成环反应路径上各驻点的几何构型,并在MP2/6-31G(d,p)水平上进行零点能校正(ZPE),同时获得热力学参数,计算了两个反应的Δ_rH_m~θ、Δ_rG_mθ和E_a。研究结果表明,线状二肽(Gly)_2闭合成环二肽Cyclo(Gly)_2是放热反应,Δ_rG_m~θ<0,活化能较低,容易进行;线状三肽(Gly)_3闭合成环三肽Cyclo(Gly)_3是吸热反应,Δ_rG_m~θ>0,活化能较高,不容易进行。 本文研究了3种不同构象(Gly)_4闭合成cyclo(Gly)_4的反应。采用从头算Hartree-Fock方法,在6-31g(d)水平上按BERNY能量梯度解析全参数优化了骨架构象为CCCC(all-cis肽键序列)、TCTC(trans-cis-trans-cis由骨肽键序列)和TTTT(all-trans肽键序列)的(Gly)_4闭合成cyclo(Gly)_4的反应路径上各驻点的几何构型。分别找到了这三个反应的过渡态,并通过振动频率分析确认了过渡态结构,用内禀反应坐标(IRC)计算确认了最低能量反应途径(MEP),讨论了过渡态时的虚频振动模式,对各驻点进


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