N-[(Z)-2-氰基亚胺-1，3-噻唑-3-基]-4-溴苯甲酰胺的合成、晶体结构及量子化学计算

含噻唑(噻唑烷)杂环的化合物具有广谱的抑菌、杀虫,抗癌、抗肿瘤等活性,因此设计合成含噻唑(噻唑烷)杂环的新化合物成为当今药物设计合成的热点。鉴于此,本研究以(Z)-2-氰基亚胺-1,3-噻唑烷和4-溴苯甲酰氯为原料,在丙酮和三乙胺体系中合成了标题化合物,采用IR、1H NMR分析方法对其进行了表征。并采用x射线衍射(XRD)测定了其晶体结构,为单斜晶系,P21/c空间群,晶胞参数：a=16.579(3)(A),b=5.6471(11)(A),c=13.611(3)(A);α=90°,β=112.91(3)°,γ=90°,Z=4,Mr=310.17,Dc=1.755 Mg/m3,F(000)=616,μ=3.67mm-1,R1=0.037,ωR2=0.108。接着采用量子化学理论,在DFT-B3LYP/6-311G(d,p)基组下计算了该化合物的优化结构参数、电荷分布、分子总能量及前线轨道能量,为标题化合物的深入研究提供了理论依据。     

玉米弯孢菌叶斑病抗性机制的初步研究

玉米弯孢菌叶斑病菌［Curvularialunata（Wakker）Boed．］侵染不同抗性品种后,寄主叶片防御酶系和PR蛋白活性的变化及叶片汁液对病菌孢子萌发有影响,研究发现：PAL,PO,SOD和β-1,3-葡聚精酶在对弯孢菌叶斑病的抗性中起到一定的作用,尤其是PR蛋白β-1,3-葡聚糖酶活性在抗性机制中发挥更为重要的作用。木质素可能是在病菌侵染初期发挥抗侵入的作用。抗病品种叶片汁液可能含有抑菌物质,病菌侵染有利于刺激这种物质抑菌作用的提高,在抗病品种中更为明显。     

苯并1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物(BTDO)及其硝基衍生物爆轰性能的量子化学研究

用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31G*的基础上,全优化计算了苯并1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物及其硝基衍生物的几何构型,包括其与5-硝基取代物,7-硝基取代物和5.7-二硝基取代物,分别用(1),(2),(3),(4)表示。通过PM6方法计算出物质的生成热,并研究了热力学参数和温度的关系式。用Monto-Carlo方法,基于0.001 e.born-3等电子密度面包围的空间求得分子平均摩尔体积和理论密度,用Kamlet-Jacobs方程基于理论密度和生成热计算各物质的爆热,爆速和爆压。结果表明:苯并1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物上的苯环发生硝基取代后,5位取代比7位取代的C-NO2更容易发生断键,5,7-二硝基苯并1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物的生成热和爆轰性能最好,其值接近于环三亚甲基三硝胺(RDX)。4种物质的生成热的大小顺序是(4)(2)(1)(3),说明5位硝基取代后能有效地增大物质的生成热。爆轰性能的大小顺序是(4)(2)(3)(1),说明硝基基团能有效地增大物质的爆轰性能,且对苯并1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物来说,5位取代的效果要比7位取代好。     

4-X-N-Y-6-氮杂雄-4-烯-3-酮衍生物对3BHSD的抑制活性与结构关系研究

应用分子力学方法MM 和半经验量子化学AM1法得到了17种4-X-N-Y-6-氮杂雄-4-烯-3-酮衍生物的优势构象，再利用量子化学算法和分子图形学技术获得电子结构参数和几何结构参数，采用多元线性回归分析和人工神经网络误差反传算法(BP)，将这些参数和4-X-N-Y-6-氮杂雄-4-烯-3-酮衍生物对3β-羟类固醇脱氢酶(3BHSD)的抑制活性相关联。结果表明，4-X-N-Y-6-氮杂雄-4-烯-3-酮衍生物对3BHSD的抑制活性大小和分子范德华体积(V)、分子最高占用轨道能(EHOMO)及9号碳原子的净电荷(Q)的相关性较好，成功地建立了17种4-X-N-Y-6-氮杂雄-4-烯-3-酮衍生物的构效关系式。HOMO轨道组成分析表明，A环上的4号、5号碳原子和羰基氧原子(O18)及B环上的7号、8号碳原子和6号氮原子可能是与受体作用时的活性位点。     

环糊精与咖啡豆α-半乳糖苷酶的分子对接研究

通过分子对接方法研究3种主要的环糊精(α-环糊精、β-环糊精及γ-环糊精)与咖啡豆α-半乳糖苷酶的相互作用模型与分子机理。结果表明,咖啡豆α-半乳糖苷酶活性口袋中的关键氨基酸残基为:Trp31、Trp179、Asp200,环糊精中的关键基团为:次甲基上的羟基、亚甲基上的羟基。环糊精覆盖在咖啡豆α-半乳糖苷酶亲水活性空腔的表面,从而抑制其活性,β-环糊精的抑制作用较为明显。分子对接结果为酶法合成α-半乳糖基-环糊精的相互作用研究提供了理论依据。     

基于巯基-β-环糊精手性识别多巴对映体研究

利用氨基化离子液体修饰的氧化石墨烯(IL-r GO)、电沉积纳米金(dp Au)和巯基-β-环糊精(β-CDSH)构建手性传感界面,并采用差分脉冲伏安法(DPV)研究该传感界面对多巴对映体的手性识别。其中,氨基化离子液体修饰的氧化石墨烯和电沉积纳米金能有效促进电子的传递,催化多巴的氧化还原反应;而巯基-β-环糊精作手性选择剂,识别多巴对映异构体。实验发现,D-多巴在传感界面的电流响应信号明显大于L-多巴,且峰电流差值达到88μA,说明研制的传感体系与D-多巴的作用更强。在1.0×10-5mol/L至5.0×10-3mol/L浓度范围内,D-多巴和L-多巴的峰电流与其浓度呈线性响应,检出限分别为2.1×10-6 mol/L和3.3×10-6mol/L(S/N=3)。该传感器制备简单、响应快速、检测灵敏,可用于手性化合物的识别研究。     

分子对接法预测丹皮酚及其2个异构体与β-环糊精复合物结构（英文）

β-环糊精对丹皮酚和其异构体具有明显的分子识别能力,其复合物的构象也可以极大提高其溶解能力。为了调查3个异构体和β-环糊精之间的结合模式以及相互作用,进行了分子对接和分子动力学模拟计算。采用拉马克遗传算法进行复合物可能的构象搜索,采用分子动力学评估了对接结果。对接结果分析表明3个异构体的羟基和甲氧基等的相对位置对其结合模式起到关键作用。丹皮酚(Pae)和香草乙酮(Ace)只有1个稳定的结合方式,计算结果和1H-NMR预测的一致。而2-羟基-5-甲氧基苯乙酮(Hma)和β-环糊精的可能的作用方式都不稳定。主客体之间主要的作用力为分子间氢键和疏水相互作用。分子对接法和分子动力学结合是预测β-环糊精和其配体复合物结构的1种简单方便的方法。     

1-硅萘和2-硅萘与腈氧化物1,3偶极环加成反应理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法在B3LYP/6-311G(d,p)水平研究了1-硅萘和2-硅萘与腈氧化物的1,3偶极环加成反应的微观机理、势能剖面及取代基对反应势能剖面的影响。计算结果表明,所研究反应均以协同但非同步的方式进行,且总是Si-O键先于C-C键形成。1-硅萘和2-硅萘分子中Si原子上的给电子和吸电子取代基均有利于反应的进行。1-硅萘和2-硅萘具有相似的反应性,且二者的反应性均高于硅苯。     

4-X-N-Y-6-氮杂雄-17-羰基-Z-4-烯-3-酮衍生物对3BHSD的抑制活性与结构关系的研究

应用分子力学方法MM,和半经验量子化学AM1法,获得22种4-X-N-Y-6-氮杂雄-17-羰基-Z-4-烯-3-酮衍生物的优势构象,再利用量子化学算法和分子图形学技术,获得电子结构参数和几何结构参数,采用多元线性回归分析和人工神经网络误差反传算法(BP),将这些参数和衍生物对3β-羟类固醇脱氢酶(3BHSD)的抑制活性相关联。结果表明,衍生物对3BHSD的抑制活性大小和分子最高占用轨道能(E_(HOMO))、16号碳原子的净电荷(Q)及5号碳原子和6号氮原子间键长的相关性较好,成功地建立了22种衍生物的构效关系式。HOMO轨道组成分析表明,A环上的4号、5号碳原子和羰基氧原子(O_(1(?)))及B环上的6号氮原子和7号碳原子可能是与受体作用时的活性位点。     

几种α-葡萄糖苷酶结构与活性位点的预测和比较

α-葡萄糖苷酶是生物体中一类非常重要的酶,在初级代谢及复合糖的生物合成与加工上具有重要作用.α-葡萄糖苷酶在自然界广泛分布,种类繁多,但目前对其分子结构和催化机制的了解还非常有限,因此预测并比较不同来源的α-葡萄糖苷酶结构的共性和个性具有重要的科学价值.本文从Swiss-Prot数据库中选取了4种典型微生物来源的α-葡萄糖苷酶,以EMBOSS和Clustal W在线工具比较了其基本参数和蛋白质序列,以Modeller软件预测了其三级结构,并用Castp服务器预测了它们的活性位点.根据其系统发育树和三维结构的相似性,这4种α-葡萄糖苷酶可分为AglA和YihQ,Bce33和Mal12 2组;构成它们活性位点pocket的氨基酸残基差异较大,但关键残基都由2个天冬氨酸、1个谷氨酸构成,而且AglA和YihQ,Bce33和Mal12的催化三联体在空间构象上几乎完全相似,表明它们的底物特异性和催化机制具有共性.为更好地理解α-葡萄糖苷酶的作用模式和研究其生物学功能提供了参考.     

β-环糊精对α-环己基扁桃酸异构体手性识别作用的计算机模拟研究

运用量子力学PM3方法模拟α-环己基扁桃酸((R/S)-CHMA)与β-环糊精(β-CD)的主客体相互作用,探讨(R/S)-CHMA在β-CD上的手性识别机理。模拟结果能够准确预测色谱出峰顺序从而能从原子层次上对手性识别机制给予理论解释。PM3方法的计算结果表明:(S)-CHMA与β-CD形成的结合物比(R)-CHMA与β-CD形成的结合物稳定。从模拟包结物的构型可以看出(R/S)-CHMA与β-CD结合方式完全不同:(R)-CHMA是将苯环插入β-CD空腔形成包结物,而(S)-CHMA是将环己基插入β-CD空腔形成包结物。此外,(S)-CHMA除了自身的分子内氢键外,与β-CD分子之间还存在分子间氢键作用;而(R)-CHMA与β-CD之间没有分子间氢键作用。从而说明疏水作用以及弱的分子间氢键作用是造成手性识别的主要驱动力。     

芳基磺胺类γ-分泌酶抑制剂的三维定量构效关系研究

阿尔茨海默病的主要病理特征之一是β-淀粉样蛋白沉积,γ-分泌酶是β-淀粉样蛋白生成的关键性酶,因而成为开发阿尔茨海默病治疗药物的重要靶点。采用比较分子场分析法(CoMFA)研究一系列芳基磺胺类γ-分泌酶抑制剂的三维定量构效关系(3D-QSAR),建立CoMFA模型。所得模型的交叉验证相关系数(q~2)为0.580,非交叉验证相关系数(r~2)为0.970,标准偏差(s)为0.154,表明模型可靠性高、预测能力强。建立的模型可为设计高活性、高选择性的γ-分泌酶抑制剂提供理论依据。     

论(Cl_2BN_3)_n(n=1-4)簇合物

用密度泛函论B3LYP/6-311+G*法,计算(C1_2BN_3)_n(n=1-4)簇合物的结构和性质.发现,多聚体(C1_2BN_3)_n(n=2-4)的优化构型原来是由不同子体系的叠氮基α-N和B原子相连而形成的环状结构。几何参数的比较分析还发现N_α-B、N_α-N_β、N_β-N_Υ和B-Cl的键长与聚合度密切相关,环状构型中B-N_α-B键角总比N_α-B-N_α大。同时计算所有优化构型的振动频率,将其IR谱归类.通过热力学计算,发现簇合物的稳定性为3A>3B;4A>4B.由焓变可知,从单体形成二聚体于热力学不利,而形成最稳定三聚体和四聚体的温度分别达800K和500K仍是有利的.     

柔性对接算法用于β-环糊精和胆汁酸的分子识别研究

为了研究β-环糊精与胆汁酸形成包结物的稳定性和分子识别机制，采用自行研制的柔性对接算法对β-环糊精和不同胆汁酸的分子识别进行了分子力学模拟，并和刚性对接方式进行了比较。结果表明：柔性对接优化得到的结构比相应的刚性对接得到的结构更合理；包结物的稳定性随着胆汁酸所含羟基数目的增加而降低；对于含有相同羟基数目的胆汁酸，羟基的位置及其取向对包结物的稳定性也存在影响；范德华能和去溶剂化能是影响包结物稳定性的主要因素。     

基于分段氨基酸组成预测β-琼胶酶的最适温度

为了探究氨基酸组成对β-琼胶酶催化底物时的最适温度的影响,分别统计分析了酶全长、N端、M段及C端序列中20种氨基酸出现的频次。以支持向量机回归构建了氨基酸组成与β-琼胶酶最适温度的模型,10-倍交叉验证获得最小平均绝对误差(MAE),线性核函数的M端为4.36℃,RBF核函数的M端为4.16℃,独立样本测试得到N端的MAE分别为3.12℃和4.43℃。上述结果表明,该酶N端和M端是影响其最适温度的重要因素。通过比较最适温度为60℃和30℃β-琼胶酶的高级结构,推测M端和N端中3个螺旋结构是影响该酶最适温度的重要因素。     

7-氨基-3-去乙酰基头孢烷酸的密度泛函研究

为了确定STO-3G、3-21G、6．31G三个基组是否适用于7-氨基-3-去乙酰基头孢烷酸(简称7-ADCA)，以及计算其热力学函数，本文用密度泛函理论的B3LYP方法分别在STO一3G、3-21G、6—31G水平上对7一ADcA进行红外光谱计算、能量计算和结构优化。将得到的三组红外光谱波数与实验值进行比较分析，发现3—21G和6—31G基组得到的数据比较可靠。得到的能量参数用于计算7一ADCA的一些热力学函数，例如标准生成热、生成吉布斯自由能和标准熵，并对结果进行校正。比较三个基组优化出的7-ADCA的结构，发现3—21G和6—31G基组得到的结果相近，而与STO．G相比有一些出入。这些分析结果有助于7-ADCA合成头孢药物的研究。     

合成N-甲基-4-哌啶醇的新工艺

以甲胺溶液和丙烯酸乙酯为原料,经过加成、环合、成盐脱羧高效快捷地合成N-甲基4-哌啶酮盐酸盐粗品,粗品在Am-berlyst-15(H**还原得N-甲基-4-哌啶醇,总收率62%.对关键中间产物N,N-双(β-丙烯酸乙酯)甲胺的合成,本文研究了其主要的反应影响因素,如反应温度、通甲胺时间、原料配比,采用最小方差法关联.结果表明,最佳反应条件为:温度70℃,通甲胺时间3 h,原料配比3∶1.     

密度泛函论1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液的结构和性质

离子液以其独特的性质广受关注,被誉为"绿色设计者溶剂",人们对其潜在的利用价值做了大量的研究.本文采用半经验PM3法和密度泛函(DFT)方法相结合,计算研究1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIM][BF4])离子液的分子结构及其氢键作用.经PM3法预优化和在B3LYP/6-31G(d)水平上再优化得到离子对的最稳定结构,通过自然键轨道(NBO)分析阴阳离子间的电荷分布,经振动频率和强度分析得理论红外谱图.结果发现:[EMIM][BF4]离子液阴阳离子间有电荷转移,咪唑环上靠近阴离子的C-H键伸缩振动频率发生红移,且振动强度加强,阴阳离子间存在着弱氢键的作用.     

聚乙烯和聚1,3-丁二烯聚合反应热的计算

用密度泛函B3LYP/6-31G方法优化了聚乙烯和聚1,3-丁二烯的结构,计算分子的焓值,从而得到聚合反应热.通过乙烯聚合热的计算值与实验值的比较得出该方法的系统误差.经系统误差校正后,得到1,3-丁二烯聚合热计算的相对误差为1.92%,可见该计算方法可信度较高,为聚合热的计算开拓新的思路和研究方法.采用该方法计算聚合物的反应热,可得到通过实验手段无法得到的一些聚合物的反应热.     

β-乳球蛋白过敏原表位适配体的计算机辅助分子设计与筛选

本研究以β-乳球蛋白为模板,针对不同过敏原表位,基于正义链和反义链互补的原则,利用计算机辅助分子设计筛选出与β-乳球蛋白过敏原表位很好结合的适配体。分子对接结果表明,适配体QWVW,RRSL,GWGLP,RDGY和WVDL与β-Lg对接的能量是几个主要的过敏原表位中较低的,其中适配体RRSL与β-乳球蛋白对接的能量为本次实验最低,为-107.292 kcal/mol。并通过对分子对接过程中氢键作用、静电作用、疏水作用的研究,证明设计筛选出的适配体可以特异性地与β-乳球蛋白过敏原表位结合,从而达到掩盖β-乳球蛋白过敏原表位的目的。