制药工程专业拓展实验百克威的谱学分析与指认

采用基于密度泛函理论(DFT)的方法,在GaussView 5.0.9软件中的B3LYP/6-31+G水平下进行优化克百威的结构,使克百威的结构达到最稳定且能量最小化的状态,并作为其衍生物的母体。采用密度泛函理论的方法,在B3LYP/6-31+G水平下进行优化19种克百威衍生物的结构,并通过计算得到相关性最高NBO-N14原子电荷值与pK_a值的线性方程(y=3.771+0.989x),可以选用此条线性方程来预测克百威衍生物的pK_a。模拟了克百威及其19种克百威衍生物的C原子和H原子的核磁共振光谱图、前线分子轨道、红外和拉曼光谱、荧光和磷光等分子光谱,并对其特征峰进行一一指认和归属,这为制药专业拓展实验识别克百威衍生物的光谱以及构效关系提供了基础数据。     

拓展实验阿莫西林的谱学分析与指认

用密度泛函理论(DFT)的方法,在B3YLYP/6-31+G水平下优化阿莫西林的结构,通过改变其椅式构型上1-H、3-H、4-H的直立键和平伏键相互转变,发现-OH化学位结构键的转变对其分子溶解度(log S)值没有明显影响;采用密度泛函理论的方法,在B3YLYP/6-31+G水平下优化了7种阿莫西林衍生物的结构,通过计算得到相关性最高ESP-S5电荷值与log S值的线性方程(y=13.51x-0.72,R~2=0.912)。还采用密度泛函理论的方法预测了7种阿莫西林衍生物红外吸收、拉曼吸收、紫外吸收、荧光发射、磷光发射和核磁共振谱吸收光谱图,并对其特征峰进行指认和归属。为制药专业学生拓展训练实验识别阿莫西林及其衍生物以及构效关系提供了基础数据。     

拓展实验苯磺酸的谱学分析与指认

通过信息理论方法对苯磺酸(BHS)及其衍生物建模优化,并判断化学结构对其酸度系数pK_a是否影响,并计算处理预测苯磺酸及其衍生物的p Ka值及分子光谱。通过计算苯磺酸及其衍生物的申农熵、费歇尔熵、二级费歇尔熵、Parr熵和pK_a的值,得到各类熵和酸度系数相关性线性方程,并选出其中相关性最高的关于预测酸度系数的线性方程。通过红外光谱(IR)、拉曼光谱(Raman)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、核磁谱图(~1H-NMR,~(13)C-NMR)对苯磺酸及部分衍生物进行模拟预测和描述。结果显示,苯磺酸及其12种衍生物的H、O原子的申农熵(S_s)、费歇尔熵(I_F)、Parr熵(G_s)变化较小,而H、O原子的二级费歇尔熵(I_F)变化较为明显,其中H原子的Parr熵与pK_a线性关系最好(R~2=0.985)。这对制药工程专业拓展实验苯磺酸衍生物的光谱以及构效关系提供了基础数据。     

用静电势电荷预测达格列净衍生物溶解度和光谱

基于密度泛函理论(DFT)和密度泛函活性理论(DFRT)和方法(MO6-2X/6-31+G**),利用软件Chemoffice 2004分子建模,用Gaussion 09W软件优化分子结构,用ACD Lab 6.0软件预测新型降糖药达格列净分子及其衍生物分子的水溶液溶解度参数等,优化了16种降糖药达格列净及其衍生物的结构,得到了桥头O原子的密立根电荷(Mul-O),桥头O原子的自然原子轨道电荷(NBO-O),桥头O原子的静电势电荷(ESP-O)和桥头O原子的海秀巴赫电荷(HIR-O)。探讨了常见的10类基组和泛函对ESP电荷值的影响。对比分析其它种类电荷数据发现,桥氧原子的ESP-O电荷与达格列分子及其衍生物水溶液的分子溶解度存在较强烈的线型关系(y=3.699+24.66x,R=0.929)。基于密度泛函理论与方法(DFT B3LYP/sto-3 g),对比展示了药达格列净及其单取代衍生物的三大分子吸收光谱(红外光谱,拉曼光谱和紫外吸收光谱)的差异,并表征了它们的峰位和峰型。     

抗埃博拉病毒药物法匹拉韦及其衍生物pK_b值预测

运用密度泛函理论(DFT B3LYP)和6-31+G(d,p)基组,优化了20种法匹拉韦衍生物的分子结构,分别得到羰基氧的Mulliken、NBO和ESP电荷值,发现其Mulliken电荷值与用ACD Lab6.0预测出来的p Kb值相关性最好,相关系数达0.976;计算了法匹拉韦及其11种衍生物的Mulliken电荷值,带入相关线性方程,发现所得结果与ACD Lab6.0预测结果十分接近,最大误差绝对值仅为0.08,由此也得知法匹拉韦发挥其药理毒理作用可能的部位在羰基氧上。     

拓展实验白藜芦醇谱学指认与分析

采用密度泛函理论的方法(DFT B3LYP/6-31++G),优化白藜芦醇(BLLC)及其16种衍生物的结构,通过改变不同类型的取代基和不同位置的取代基,来分析不同的取代基对白藜芦醇饱和蒸汽压p有着不同的影响,并通过计算得到相关性系数R最大的ESP-O7电荷值与饱和蒸气压的线性方程(y=-48.6x+15.55;R=0.6768 7);用DFT方法预测了16种白藜芦醇衍生物的红外光谱(IR),对其的特征峰进行指认和归属,模拟了白藜芦醇及其16种白藜芦醇衍生物的C原子核磁共振光谱图、圆二色光谱(ECD)等分子光谱,并对其特征峰进行一一指认和归属,这些模拟研究将为制药专业拓展实验白藜芦醇及其衍生物的光谱以及构效关系提供基础数据。     

基于静电势电荷的抗击埃博拉病毒新药物法匹拉韦及其衍生物水溶解度logS值预测

运用分子中的原子理论(AIM),探讨了以法匹拉韦分子羰基氧原子值为目标,测试了不同基组和泛函选择的依赖性。然后用密度泛函理论(DFT B3LYP)和6-31+G(d,p)基组,优化了20种法匹拉韦及其常见衍生物的分子结构,分别得到11号羰基氧的密立根电荷(MUL-O)、自然原子轨道电荷(NBO-O)、何秀巴赫电荷(HIR-O)和静电势电荷(ESP-O)值,发现11号氧原子的ESP-O电荷值与用ACD Lab6.0预测出来的log S值相关性最好,相关系数达0.986;计算了法匹拉韦及其11种未知衍生物的ESP-O电荷值,代入相关最佳线性方程,发现所得结果与ACD Lab6.0预测结果十分接近,最大误差绝对对数值仅为0.08;分子的静电势图也显示法匹拉韦及其甲基法匹拉韦发挥其药理毒理作用可能的部位在电负性强的羰基氧原子上。     

呋喃衍生物的密度泛函理论研究

本文运用高斯程序包在密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31G(d,p)水平上,对呋喃类衍生物的几何结构进行了全优化,结合计算数据结果讨论呋喃衍生物的能量与结构之间存在的关系,在获得基态稳定构型的基础上,应用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算其电子吸收光谱,计算结果表明低聚呋喃类化合物均为平面结构,多并呋喃类化合物能量较低,结构较稳定,随着并呋喃环数的增加,最大吸收波长明显红移。     

用Hirshfeld电荷预报取代苯胺的logP值

用密度泛函活性理论与方法(DFT/B3LYP)及基组6-31+G(d,p),优化了20种苯胺及其取代苯胺分子的几何结构。结果发现,苯环胺基上N原子的Hirshfeld电荷值(HIR)与其实验油水分配系数(log P)值之间具有良好的线性相关性,普遍比其H原子拟合核静电势电荷(ESP)值以及自然电荷值(NBO)拟合的好。计算了20种未知log P值的取代苯胺化合物胺基的11N原子Hirshfeld电荷值,归入拟合出的最佳线性参数方程式,发现与商业软件ACD/Labs6.0预测得到的多取代苯胺及其衍生物分子的log P预测值非常接近,相对偏差(SD)小于±0.15%.     

基于香豆素衍生物的锌离子荧光探针作用机理的理论研究

荧光探针是一类能够检测环境和生物体中金属离子或化学物质的分子,在医学诊疗和环境监测中都有着广泛的应用。本文采用量子力学中的密度泛函理论(DFT)及含时密度泛函理论(TD-DFT)计算方法,对两种基于香豆素衍生物的荧光探针分子(ZC-F4和ZC-F7)进行研究。该类荧光探针分子以三联吡啶为识别基团,以香豆素衍生物为发光基团,可用于对Zn~(2+)离子的检测。通过优化探针分子的空间结构,分析电子云能级排布和吸收光谱等性质,我们从微观角度进一步揭示了分子几何结构与探针识别特性的关系,阐明了基于香豆素衍生物的锌离子荧光探针的作用机理。并通过比较计算结果与实验测定数据,进一步验证了实验的合理性和科学性,为实验工作者设计新型探针提供了有效理解和帮助。     

理论计算系列二苯乙烯化合物的电子结构与光谱性质

运用密度泛函理论、含时密度泛函理论方法在量子化学软件包Gaussian 03上对硝基和甲基取代的三种二苯乙烯类化合物进行了计算,分析了其优化的几何结构、前线分子轨道和电子吸收光谱,发现取代基的结构会对其光学性能产生一定的影响。研究表明,通过理论模拟得到的数值与实验测试的结果基本一致,对含有共轭结构化合物的设计、合成起到了预测和指导的作用。     

8-羟基喹啉衍生物的光谱性质模拟与预测

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP/6-311G**方法对2-甲酰基-8-羟基喹啉、5-甲酰基-8-羟基喹啉及7-甲酰基-8-羟基喹啉进行了理论计算与分子模拟,结果表明理论计算与模拟的红外光谱吸收峰和核磁共振化学位移与实验值高度吻合。并对尚未有文献报道的3、4和6位甲酰基取代的8-羟基-喹啉衍生物光谱性质进行了理论预测。     

用Hartree-Fock法预测取代苯亚硒酸的pK_a值

采用Gaussion View软件用Hartree-Fock方法及STO-3G基组优化13种已知pK_a实验值的单取代苯亚硒酸化合物,得到它们的Mulliken电荷和NBO电荷,以羟基上的H1、O1原子及Se原子的Mulliken、NBO电荷分别对pK_a实验值做图,得到6个线性拟合方程,通过比较它们的相关性大小,R的绝对值越大,相关性越好,选出拟合效果最好的线性回归方程。再选取13种未知pK_a实验值的单取代和多取代苯亚硒酸化合物,算出各自的电荷,用该线性回归方程计算其pK_a值。结果表明,用O1原子的Mulliken电荷值与其实验pK_a值的线性回归方程,来预测未知取代苯亚硒酸的pK_a值具有良好的预测效果。     

氢卟啉,氯取代卟啉结构和吸收光谱性质的理论研究

卟啉及其衍生物因其优良的光电性能在许多领域得到了广泛应用。利用密度泛函理论(DFT)研究了卟啉(FBP)、2-氯卟啉(2-Cl-FBP)、4-氯卟啉(4-Cl-FBP)和2'-氯卟啉(2'-Cl-FBP)的四种卟啉类化合物的几何结构和分子轨道能级。采用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法计算了四者在气态和溶剂场极化连续模型下的电子吸收光谱。通过对他们在气态和不同溶剂条件下的Soret带和Q带两个特征吸收峰的分析,获得了氯原子位置变化以及不同极性溶剂条件下吸收光谱的递变规律,并通过轨道分析解释了光谱变化原因。     

咔唑类衍生物密度泛函理论研究进展

简要介绍了咔唑类衍生物密度泛函理论研究进展,重点评述理论化学方法在咔唑类衍生物的理化性质、计算方法以及化合物结构和性质的主要影响,并介绍了目前这类化合物最常出现的部分理论化学方法。     

单参数法估算取代吡啶的电离常数和分配系数

用密度泛函理论(DFT)和B3LYP/3-21G基组,优化了24种已知取代吡啶类分子结构,发现吡啶环上氮原子的自然原子轨道电荷(NBO)值与其实验电离常数(logK a)值和正辛醇-水分配系数(logP)之间均存在较好的线性关系(R1=0.98,R2=0.88)。计算了10种未知logK a/logP值的多取代吡啶化合物的NBO参数,代入拟合出的单参数线性方程,发现与流行软件ACD Lab 6.0预测得到的多取代吡啶的logK a/logP值接近,相关系数R在0.80~0.90之间,相对偏差在1%~3%之间。     

吲哚类衍生物理论研究进展综述

简要介绍了吲哚类衍生物密度泛函理论研究进展,重点评述理论化学方法在吲哚类衍生物的理化性质、计算方法以及化合物结构和性质的主要影响,并介绍了目前这类化合物最常出现的部分理论化学方法。     

基于自然原子电荷的取代苯酚酸pK_a值预测

采用密度泛函理论(DFT)和B3LYP/3-21G+(d)基组,优化了20种单取代苯酚酸分子结构,发现羟基上氧原子的自然原子轨道电荷(NBO-O)值与其实验p Ka值之间存在良好的线性关系(R=-0.973 6),比其原子核拟合的静电势电荷(ESP-O)值相吻合的要好(R=-0.8998)。计算了20种典型未知pKa值取代苯酚酸的自然原子轨道电荷(NBO)参数,代入拟合的优势线性参数方程,发现与ACD/Lab 6.0软件预测得到的取代苯酚酸pKa值较接近,其最大偏差±0.200,且新方法可估测酚类分子的p Ka值至小数点后三位数。     

用相关指数估算氯代羟基苯甲醛的色谱保留指数

基于化学拓扑理论,计算了25种氯代羟基苯甲醛衍生物的电拓扑状态指数(En)、连接性指数(mXpv)。用多元回归研究了这些化合物的色谱保留指数(R.I.)与En、mXpv的定量关系。经逐步回归分析,建立了最佳的定量结构—色谱保留指数相关(QSRR)模型:R.I.值=-649.379+824.837E6+461.0301Xvp,n′=22,R=0.988,F=398.22,S=28.78。用Jackknife法检验具有良好的稳健性与预测能力,其计算值与试验值基本吻合,优于文献结果。     

靛玉红类衍生物的三维定量构效关系研究

采用比较分子场方法(CoMFA)对16个靛玉红类衍生物进行三维定量构效关系(3D-QSAR)研究,探讨靛玉红类衍生物的抗癌活性与其结构的关系。建立了3D-QSAR的CoMFA模型,得到了非交叉验证相关系数r2=0.987,标准偏差SD=2.141,统计方差比F=117.136,交叉验证相关系数q2=0.496。该模型合理、可信,具有一定的预测能力,表明改变取代基R1基团的体积才是提高靛玉红类衍生物抗癌活性的主要途径,为开发活性更好的抗癌药物提供一定的理论参考。