环糊精-卟啉与二苯乙烯衍生物包结作用的分子动力学模拟研究

为了考察环糊精-卟啉与二苯乙烯所形成包结物的稳定性对环糊精-卟啉催化二苯乙烯环氧化选择性的影响,本文采用分子动力学方法研究了环糊精-卟啉与一系列二苯乙烯衍牛物所形成的包结物,并从主客体之间的相互作用能、相对距离的变化及包结结构3个方面考察了包结物的稳定性.计算结果表明,不同的二苯乙烯衍生物与环糊精-卟啉所形成包结物的稳定性不同,二苯乙烯两端的取代基与卟啉两端环糊精空腔的几何尺寸越匹配,环糊精-卟啉与二苯乙烯衍生物所形成包结物的结合稳定性越强,越有利于环糊精-卟啉对二苯乙烯进行选择性催化环氧化.     

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。     

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。     

石英微天平对β-环糊精衍生物分子的识别

在石英晶体谐振器的金电极表面修饰末端含巯基的 β -环糊精衍生物 (β-CDd) ,用石英晶体微天平 (QCM )在线监测苯系和萘系衍生物与之发生包结反应的过程 ,探讨了温度、浓度、取代基数目和位置对包结反应平衡常数和速率常数的影响。结果表明 :所形成的包结配合物的化学计量均为 1∶1;形成动力学过程符合Langmuir吸附方程 ;β -环糊精对客体分子大小、取代基数目、位置等都有良好的选择识别功能。     

The study of chiral recognition between β-cyclodextrin and α-cyclohexyl-mandelic acid stereisomers by computer simulation

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.     

真空条件下扑热息痛的α-环糊精包合物的分子动力学模拟

真空状态下,扑热息痛药物分子(客体)和α-环糊精(主体)形成的包合物,在一定时间内动态微观结构分子动力学模拟的研究结果表明:扑热息痛分子可以通过两端亲水,中间疏水的三重作用,与α-环糊精形成稳定包合形式,由于空穴狭小,致扑热息痛分子的运动大受限制;计算结果表明:扑热息痛和α-环糊精包合后势能明显下降,原因为两者之间的范德华相互作用和氢键作用。本文还给出了主客体包合物的时间平均构象。最后,分子动力学模拟结果,通过UV光谱和理论UV光谱实验的对比得到了验证。     

金属卟啉与咪唑及吡啶轴向配位作用的密度泛函理论研究

为了考察金属卟啉与含氮杂环化合物之间的轴向配位作用,本文采用密度泛函理论方法研究了中心金属分别为铁、锰、钴的3种金属卟啉与咪唑及吡啶2种轴向配体之间形成的配位络合物,从几何结构、相互作用能方面考察了配位络合物的稳定性、并从电荷和前线分子轨道能级方面解释了所形成配位络合物稳定性的差异。计算结果表明,具有不同中心金属离子的卟啉与不同轴向配体之间的配位作用也不同,卟啉中心金属的正电性越强,其与咪唑及吡啶所形成的配位络合物越稳定。3种金属卟啉中,铁卟啉中心金属具有较多的正电荷,更易与咪唑或吡啶发生轴向配位作用形成稳定的配位络合物。与吡啶相比,咪唑与金属卟啉之间的配位作用更强,形成的配位络合物更稳定。     

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。     

meso-四(4-磺酸基苯基)卟啉二聚体的分子动力学模拟研究

为了考察meso-四(4-磺酸基苯基)卟啉的聚集行为,本文采用分子动力学模拟方法研究了meso-四(4-磺酸基苯基)卟啉所形成的二聚体结构,并考察了离子强度对meso-四(4-磺酸基苯基)卟啉聚集的影响。结果发现,未质子化的meso-四(4-磺酸基苯基)卟啉H2TPPS44-不能形成二聚体;而质子化的meso-四(4-磺酸基苯基)卟啉H4TPPS42-能够形成稳定的二聚体,且静电相互作用是其二聚体形成的主要驱动力。加入适量浓度的KCl能增强H_4TPPS_4~(2-)分子间的静电相互作用,促进H4TPPS42-分子聚集。     

依达拉奉-β-环糊精包合物的分子模拟研究

环糊精主客体包合物在药剂学方面具有众多的应用,药物分子形成环糊精包合物后具有缓释、控释、提高疗效和降低毒副作用等功能。为了消除普通依达拉奉药物的不良反应,本文用分子动力学模拟和量子化学计算2种方法模拟了依达拉奉的β-环糊精包合物的动态稳定性,并分析了该包合物的相对稳定结构。通过对分子模拟结果的分析,揭示了依达拉奉的2种β-环糊精包合物的相对稳定性,得出了依达拉奉的β-环糊精包合物的最稳定结构为:依达拉奉分子的杂环位于β-环糊精的窄口处。根据量子化学计算对单体和包合物的化学热力学分析,进一步得出了包合物的稳定能和优势稳定结构,并对分子动力学模拟的结果进行了验证。     

不同模拟方法研究β-环糊精识别对映体分子

手性对映体分子的物理化学性质基本相同,其旋光性差异直接影响生物体内生理和药理的活性.本文以Builder和Discover-3模块为基础,在InsightⅡ平台上模建并优化,采用Dock刚性、柔性对接及GOLD柔性对接的方法,模拟了β-环糊精识别手性对映体的能力.通过利用DMS程序计算环糊精分子溶剂的可接触表面,用SPHGEN程序计算,产生球集,形成环糊精分子活性位点的负像;在环糊精分子上打格点,计算格点能;采用格点的打分函数打分,分子对接,保存分数最高的对接结果等步骤;表明手性识别的预测率从高到低依次是GOLD对接,Dock柔性对接,Dock刚性对接.由于刚性对接过程对映体分子保持刚性,导致手性识别效果最差,故分子柔性的作用不可忽视;GOLD对接在模拟环糊精对对映体手性识别方面要优于Dock对接模拟.因此,用GOLD对接建立了β-环糊精对对映体的手性识别模型,结合能越大,相互作用越强,形成的包合物越稳定.分析模型的结合能组分,以分子识别过程中的氢键作用为模型,则其手性识别预测结果正确率为45.5%:如以分子间氢键作用和范德华作用为预测模型,则其预测正确率为81.8%.表明手性识别的驱动力不仅有氢键的作用,也存在范德华力的作用.     

环糊精对苯海索对映体手性识别的分子模拟研究

本文利用α-、β-和γ-CD 3种环糊精及它们的高磺化衍生物为受体,苯海索(BH)分子的2个对映体为配体进行手性识别的计算机模拟研究,结果发现:它们之间的结合力以范德华力为主,不同环糊精分子与BH对映体分子之间结合力大小为:β-CD>γ-CD>α-CD。为了提高它们之间的手性识别能力,对苯海索分子进行结构修饰,在其羟基上连接不同的基团,用β-CD分子为受体,当加入硫酰基时手性识别能力的预测结果比未加入前增强4.34倍。同时在生理条件下对含有硫酰基的BH对映体分子与β-CD分子形成的包合物进行分子动力学模拟研究,结果发现它们之间形成的包合物稳定。结论:在苯海索对映体分子中的羟基上连接硫酰基后,β-CD分子与含有硫酰基的BH对映体分了之间的结合力与手性识别能力显著增强。     

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。     

真空条件下辅酶Q_(10)的β-环糊精包合物的动力学模拟

首先通过分子力学法,确定辅酶Q10(CoQ10)的7个β-环糊精(β-CD)包合物(CoQ10-7-β-CDs)的最稳定优势构型.并进一步用分子动力学法模拟真空状态,一定时间内包合物的动态结构,并统计分析CoQ10包合前后结构的变化对性质的影响.结果表明CoQ10分子可以通过范德华力、库仑作用和氢键一起作用于β-CD分子形成1:7的稳定的D型包合结构.包合后,CoQ10分子的C=O双键和醌环上的C=C双键增长,侧链上的C=C双键缩短,其活性部位的抗氧化能力增大,而分子骨架的稳定性增强.     

铁卟啉化合物与氧气分子形成的体系的密度泛函理论研究(英文)

采用密度泛函理论B3LYP方法在6-31G(d)基组水平下对氯化铁(+3)卟啉与氧气分子形成的体系进行了研究,得到了几何构型,电子性质及分子轨道结构等相关数据.对两个体系不同自旋状态下的几何构型参数和电子性质对比发现:受体系立体构型对称性的影响,在两个体系中凡是与卟啉环上N原子相关的几何参数及电子性质均呈现出相同规律性.又采用密度泛函理论UB3LYP/6-311G*//UB3LYP/6-31G*方法对这两个体系不同自旋状态下的能量进行了计算,分析表明自旋多重度越高体系越稳定.然后分别分析了两个体系在最稳定自旋状态下的分子轨道占据情况及中心Fe原子最外层3d轨道的电子分布情况,结果表明Fe原子的3d二和3dxz/3dyz与氧气分子的单占据反键轨道HOMO π*2px/π*2py之间存在相互作用,这种相互作用引起铁卟啉环与O2分子间的电子转移并使O2活化.然而,根据分析在通常状态下铁卟啉对O2分子的活化作用是微弱的.     

β-环糊精对去甲羟安定异构体手性识别作用的计算机模拟研究

首先考察去甲羟安定插入β-环糊精的方式.然后采用Dock和Gold分子对接软件计算机模拟β-环糊精识别去甲羟安定异构体分子,并分析比较两种对接方法的结果.结果:从插入过程的能量分析,去甲羟安定插入环糊精的方式是从大口方向插入;Gold模拟结果与Connors和Lichtenthaler的观点一致,也和去甲羟安定手性拆分的实验结果柑当,而Dock刚性对接在解释分子间手性识别缺乏合理性,因此借助Gold模型来解释环糊精对去甲羟安定异构体分子的识别作用,并通过能量分析,发现Oxazepam手性识别的主要驱动力为氢键作用.     

一些有机锡化合物的QSPR和QSAR研究

应用量子化学HF/3-21G从头算法计算得量子化学参数,研究一些有机锡化合物的定量结构-性质关系和定量结构-活性关系。结果表明:有机锡化合物的正辛醇/水分配系数(logK_(ow))与分子极化率和分子范德华体积有关,而有机锡化合物对巨溞(daphnia magna)的急性毒性,则与分子最高占用轨道能和分子水化能有关,并建成它们的构效关系式。     

声表面波β-CD巯基衍生物传感器检测DMMP的研究

以β-环糊精巯基衍生物单[6-脱氧(1,10癸二硫醇)巯基]β-环糊精为敏感膜材料和自组装的镀膜方法,在声表面波延迟线上制备了对有机膦化合物有选择性检测能力的分子印迹传感器.研究了环境温度对检测的影响、吸附动力学的过程,同时对分子印迹的机理进行了讨论.     

2-苯乙醇-α-环糊精包合物的分子模拟研究

用分子动力学的方法模拟了2-苯乙醇的α-环糊精包合物在真空中的动态结构和运动轨迹.通过对分子模拟结果的分析,揭示了2-苯乙醇的两种α-环糊精包合物的相对稳定性,并根据PM3量化计算的包合稳定能、包合作用的结果得出了2-苯乙醇的α-环糊精包合物的最稳定结构为A型,即2-苯乙醇的羟乙基在α-环糊精窄口处.最后利用紫外光谱的变化规律给予了实验验证.分子模拟的统计分析结果表明,苯乙醇与α-环糊精形成的A构型包合物不仅物理稳定性最好,而且化学稳定性也最佳.     

基于分子力学的蛋白质分子场可视化

分子场是研究分子结构与功能的重要工具之一,已经成为药物设计和分子对接的常规方法。分子间作用力分布在3维空间,现有的蛋白质显示方法,如范德华表面,分子表面,球棍模型等,都难以对分子间作用力进行空间可视化分析。分子间各种相互作用中,静电力和范德华力在许多生物过程中都扮演着重要的角色,对蛋白质静电相互作用和范德华相互作用的正确计算模拟有着重要的理论和实践意义。分子场的计算分析从蛋白质分子结构出发,先经过分子模拟采样计算得到分子场,再对分子场进行可视化分析,提出针对分子场特点的分步式传输函数设计法,直观地反映了分子场在空间的分布,对于分析蛋白质结构功能、了解分子间相互作用机理以及进行药物设计和分子对接都有重要作用。