梭曼与乙酰胆碱酯酶(AChE)受体的对接研究

根据梭曼与AChE体系的对接要求,对CVFF力场中P—F键的参数进行了修改和补充。之后运用新建的力场参数,对梭曼与AChE进行了对接研究,并实现了应用量子化学／分子力学方法ONIOM(B3LYP／6—31G(d)／／UFF)对大分子体系的计算研究。分子力学对接研究表明,新参数与原CVFF力场有较好的一致性,可以完全适应于所研究的体系。同时,通过计算得到10个低能量构象,其中两个最低构象的结构与ONIOM计算结果一致,这也表明对于研究大分子与小分子对接等过程特别是构象搜寻方面,CVFF力场仍然可以得到比较合理的结果。但ONIOM计算也显示出分子力场方法在处理受体与底物之间易发生化学反应或有化学反应产生趋势的体系时会产生误差,对强氢键的估计不足将限制其应用范围。     

甲胺磷碱性水解机理与反应速率常数理论计算

运用密度泛函(DFT)理论,研究了农药甲胺磷分子在碱性条件下,水解微观反应机理和速率常数。在B3LYP/6-31+G(d,p)水平上分别优化了水溶液相反应途径上各反应态的几何结构,溶剂化模型采用连续极化连续模型(CPCM)。并用频率分析方法和内禀反应坐标(IRC)计算,分别确认了过渡态的结构和反应途径。计算结果表明,反应决速步骤为第一步氢氧根离子进攻反应物,对3个不同离去基团(甲氧基TS2、甲硫基TS1和氨基TS5)活化自由能分别为15.64 kcal/mol、17.19 kcal/mol和25.80 kcal/mol。采用经Wigner校正的Eyring过渡态理论,计算了(100～1200)K温度范围内的各通道反应速率方程分别为,InK(C-O)=11.19524-2.37134×1000/T;Ink(C-S)=11.68184-3.28612×1000/T;Ink(C-N)=12.03234-7.73338×1000/T,3个方程的相关系数分别为R=-0.99809;-0.99891;-0.99981。计算结果显示甲胺磷在碱性条件下不稳定,能水解,并首先解离的是甲氧基和甲硫基,反应具有较大的自发反应趋势,氨基在碱性条件下不易离去。研究结果为解析有机磷杀虫剂在不同条件下的水解反应机制提供理论依据。     

芋螺毒素cr5a的电喷雾四极杆飞行

cr5a是从中国南海软体动物芋螺的毒液中分离出的一种新的芋螺毒素。为了验证已得到的氨基酸序列分析结果,利用纳升电喷雾四极杆飞行时间串联质谱对cr5a的碘代乙酰胺(IAM)衍生物进行了串联质谱从头测序分析,采用MassLynx 3.5系统进行数据采集与处理,通过MassSeq软件提取串联质谱所得的氨基酸序列。软件提取的序列CCKFQFLNFCCNE与N末端序列分析结果相符,使得cr5a的氨基酸序列得到进一步验证。     

辅酶Q0合成工艺改进

以对甲酚为起始原料,经溴化、甲氧基化、羟甲基化和氧化反应得到了辅酶Q0。重点研究了溴化反应和氧化反应。使用Br2-H2O2作溴化剂,有效利用了溴化反应产生的HBr。在等体积甲酸和多聚磷酸溶剂中,用磷钼酸催化过氧化脲氧化3,4,5-三甲氧基甲苯,以79.6％收率得到目标产物。以对甲酚计,反应总收率71.7％,产品含量99.2％。     

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。     

μ-芋螺毒素电子结构与构效关系研究

探讨μ-芋螺毒素的活性部位、作用方式及结构-活性关系,讨论μ-芋螺毒素同肌肉型钠通道受体的相互作用特点。采用AMl方法对μ-芋螺毒素的代表物μ-GIIIA整体分子进行量子化学计算。研究结果表明分布于μ-GIIIA分子笼形结构表明突出部位的几个极性氨基酸如Arg~(13)、Arg~(19)、Arg~1、Lys~(11)、Lys~(16)等是主要的正电荷区域,在与受体结合时是接受电子的主要部位；Hyp~(17)、Asp~(12)等为主要的负电荷区域,为供电子的主要部位。通过与经典的钠通道拮抗剂比较,发现在μ-GIIIA(肌肉型钠通道拮抗剂)中,相近的极性氨基酸侧链之间正负电荷部位的距离为8(?),而神经型钠通道拮抗剂正负电荷部位之间的距离为4(?)作用,从而解释了这两种钠通道拮抗剂与不同受体亚型作用的原因,并由此探讨了这两种受体亚型的不同的电子结构特征。     

生物毒素研究与应用展望

生物毒素是一类具有重要意义的生物源化学物质，已知化学结构的毒素可达数千种。生物毒素表现出生源、化学结构、作用机制等多方面的多样性。生物毒素研究已发展成为与多种学科交叉的新学科——毒素学，其发展对于生命化学、生源合成化学、化学生物学、化学生态学、医学、药物学、环境科学均有重要意义，对药物创新研究更具积极作用。许多生物毒素可作为临床药物或导向化合物，并可为药物分子设计提供有价值的新药效模型和结构构架，更能为发现药物新作用靶位发挥特殊作用。     

偶氮液晶材料G254和G256的合成及激发态的计算研究

主要对有机功能材料线性三偶氮染料类化合物G254和G256的全合成方法进行研究.设计了一条新的以对氨基苯磺酰氯为起始原料的六步反应的合成路线,此合成路线短,重要中间体的合成简单,后处理容易,前三步的总收率达86%以上.同时改进了的后三步重氮化反应的实验条件和分离纯化条件,获得了高纯度的目标化合物G254和G256,这两个化合物是性能优良的二色性液晶材料.另外,我们通过分子力学(AMBER立场)和DFT量子化学从头计算方法(B3LYP/6-31G*水平)对此类化合物的进行稳定构象分析及紫外吸收光谱的预测,发现一个新的不同于文献报导的稳定构象.TDDFT计算结果与实验符合较好,计算的结果可为此类化合物的进一步的结构与性能关系研究提供理论依据.