4种甘草黄酮类化合物抗氧化活性的密度泛函理论研究

甘草中的4种黄酮类化合物甘草素、异甘草素、甘草苷、异甘草苷具有抗氧化、抗肿瘤、抗HIV等生物活性,具有潜在的药用价值。本文采用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法在6-311G（d,p）基组水平上对甘草中的4种黄酮类化合物甘草素、异甘草素、甘草苷、异甘草苷进行了优化计算,从4个分子的几何结构、氢原子的NBO电荷、羟基解离能、HOMO、LUMO、ΔE_LUMO-HOMO等方面分析了4种甘草黄酮类化合物清除自由基的机理。结果表明,4种甘草黄酮类化合物的抗氧化能力大小为异甘草素≧异甘草苷>>甘草素≧甘草苷。C₇位的酚羟基为最大可能活性位点,容易发生抽氢反应,C_4’位酚羟基也具有一定的活性,可以增加分子本身的抗氧化活性。C₇位上酚羟基的解离能越小、羟基氢原子带正电荷越大、HOMO能级相对越高、ΔE_LUMO-HOMO越小分子的抗氧化活性越高。2、3位C=C双键可以增大分子的共轭体系,从而增大分子的抗氧化活性;糖苷的取代,增加了HOMO、LUMO轨道能级,但是分子失去了4’位酚羟基,所以从整体上降低了分子的抗氧化活性。     

木犀草素清除自由基活性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的方法,分别从静态和动态两大方面分析了黄酮类化合物木犀草素分子不同酚羟基清除自由基活性的大小。分别从该化合物的结构参数、酚羟基(O-H)解离能、半醌式自由基电子的自旋密度分布、前线轨道相关性质分析了其性质与分子活性位的关系,深入解析了木犀草素分子上不同酚羟基清除·OH的反应历程,在UB3LYP/6-311G(d,p)水平下,优化得到了该分子C5、C7位酚羟基与·OH发生抽氢反应的过渡态结构。结果表明,C4’位O-H BDE最小,自旋密度分布最为均匀,·OH可以无需克服能垒直接夺取该位酚羟基H生成自由基和水,该位酚羟基最易失去H,抗氧化活性最大,C5位酚羟基与·OH发生抽氢反应所需要克服的能垒最大,该位酚羟基活性最小。     

酚羟基取代异黄酮类化合物的抗氧化活性理论筛选

运用密度泛函理论(Density Function Theory,DFT)中的B3LYP方法,6-31G(d)基组水平上计算了65种酚羟基取代的异黄酮类化合物的前线轨道能级和O-H键离解能(BDE),并讨论了这些化合物抗氧化活性的构效关系。结果表明,B环为异黄酮类化合物抗氧化、清除自由基的主要活性部位;C环的2-OH是必要的增效酚羟基,在增强抗氧化活性具有非常重要的作用;在C2位羟基作用下4’-OH可以显著增强异黄酮类化合物的抗氧化活性,同时3’-OH对4’-OH的协同作用增强了4’位羟基的活性。在所有标题化合物中,C3(2,3,4’-三羟基异黄酮)、C13(2,3,4’,5’-四羟基异黄酮)和C22(2,3,3’,4’,5’-五羟基异黄酮)具有较强的清除自由基活性,可作为潜在的高效抗氧化剂。     

4种儿茶素生物活性密度泛函理论的研究

绿茶中的4种儿茶素EGCG,ECG,EGC,和EC具有抗氧化、抗癌等生物活性,对人体健康有很好的保护作用.分子的抗氧化机制主要通过酚羟基的抽氢反应直接消除自由基.本文利用密度泛函(DFT)B3LYP法在6-31G*基组下计算了这4个分子,分别从分子的电荷分布、4个分子与失去带最大正电荷的酚羟基氢原子形成自由基反应的生成热之差(AHOF)、最高占据轨道、最高占据轨道和最低空轨道的能级差等方面分析儿茶素消除自由基的机理.结果表明在4个儿茶素分子中带最大正电荷的氢原子,在不同的酚羟基上.EGCG和EGC分子中位于B环的4'位酚羟基上,ECG分子中位于D环的4"位酚羟基上,EC分子中位于B环的3'位酚羟基上;4个分子中其氢所带正电荷的大小顺序是EGCG＞ECG＞EGC＞EC,与文献记载的消除自由基活性顺序一致;从AHOF可以看出,儿茶素消除自由基的反应活性与酚羟基的个数和失去氢原子后形成内氢键的个数有关;另外,最高占据轨道和最低空轨道的能级差在一定程度上也反映4个分子的活性.     

酚与水的相互作用的量子化学研究

运用B3LYP/6-311++G(d,p)方法分别计算了苯酚、1-萘酚、1-蒽酚、1-并四苯酚、2-萘酚和9-菲酚与水的相互作用。研究结果表明稠环体系越大,结合能越强,酚与水的相互作用并不仅仅体现在水与酚羟基形成的氢键位点上,并且受到稠环体系的影响。芳环的增多与结合能的增加呈二次函数关系,结合能范围在25.7kJ/mol～7.2kJ/mol。     

高丽槐素的密度泛函理论研究

从分子结构的层面探讨高丽槐素的构效关系,深化对高丽槐素性质的了解和认识,利用ADF的GGA-B3LYP-3D方法,在TZP基组下对藏药高丽槐素进行了量化计算,得到了高丽槐素的分子几何结构参数,包括键长、键角和二面角的详细数据,在高丽槐素的结构中,碳氧键的键长在(1.385~1.51)?之间,这与氧原子的孤对电子参与了p-π共轭有关。基于对高丽槐素红外光谱的活性分析,IR显示高丽槐素分子化合物存在羟基、环醚、苯环结构。振动频率高表明高丽槐素分子的部分化学键强高,可见高丽槐素酚羟基的化学键不易断开,与其相关的反应活性较小。这与C(1)位置的C-O中的氧原子的p轨道与芳环形成p-π共轭体系,增强了C-O键的稳定性一致,但是,这也造成O-H中的氢原子较易脱除。通过计算得到Log P为-1.56,水合能为-80.766 k J?mol~(-1)。依据计算结果对高丽槐素的分子构型、偶极矩、疏水参数和前线轨道结构进行了详细分析,结果表明,在高丽槐素中B、D、E环是发生反应的主要活性点,与抗真菌作用有较大的关联性。     

飞蓬属11种黄酮类化合物抗氧化活性的理论评价

采用Wright等提出的组合的密度泛函理论方法,计算了短葶飞蓬中11种黄酮类化合物的O-H解离焓(O-H BDE)和电离势(IP),以此为理论指标评价了这些化合物的抗氧化活性.计算得11种黄酮类化合物的最低O-HBDE值,均低于或相近于单酚的O-H BDE值(361.12 kJ/mol).发现8,9,7,1,3,4号化合物在非极性溶剂中清除自由基活性较强;11,9,1,3,6号化合物在极性溶剂中清除自由基活性较强;得出9,1,3号化合物无论在极性和非极性溶剂中,均具有较强的清除自由基活性,特别是9号化合物(灯盏花乙素).     

黄酮类化合物PIM-1激酶抑制活性的构效关系研究

为建立黄酮类化合物的PIM-1激酶抑制活性与其物化性质间的QSAR模型,本研究采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在6-311G**基组上全优化计算17个作为PIM-1激酶抑制剂的黄酮类化合物结构参数,运用SPSS 12.0 for Windows程序,将这些量子化参数作为理论描述符,逐步回归得到预测黄酮类化...     

从头计算研究水溶液中有机化合物的pKa值

运用量子化学方法计算水溶液中一些含氮小分子化合物和醇、酚、羧酸的pKa值。采取从头计算的Hartree-Fock法和6- 31G(d,p)基组,以及aug-cc-pVDZ基组,密度泛函理论的B3LYP法6-31G(d,p)基组,分别优化分子和离子的气相几何结构,采用极化连续介质模型模拟溶质和溶剂分子间的相互作用,不同方法和基组计算结果差别不大,18个化合物的均方根误差均为1．03,预测值与实验值的相关系数均为0．98,一致性较好。证明HF／6-31G(d,p)法和模型计算或预测含有相同官能团的小分子的pKa数值很合理,能够为研究药物分子体系的构效关系提供精确的pKa参数。     

8-羟基喹啉衍生物密度泛函理论的研究

运用量子化学中的密度泛函理论(TD-DFT)法,在B3LYP/6-31G(d,p)水平上,理论计算两种新型的8-羟基喹啉衍生物,5-[(4-E-苯乙烯基)-苯甲亚胺基]-8-羟基喹啉(1)和5-[(4-溴-2-氟)苯甲亚胺基]-8-羟基喹啉(2).探讨化合物(1)和(2)的几何构型、电子结构、前线分子轨道和电子光谱性质.结果表明由于引入取代基使体系的HOMO与LUMO之间的能隙降低,增强了与金属铝配位的能力;电子吸收光谱与实验数据基本吻合.