手性分子的光谱学研究和StereoChem编程

发布时间：2017-08-05 17:30

  本文关键词：手性分子的光谱学研究和StereoChem编程

  更多相关文章： 手性化合物 立体构型 计算化学 DFT基组 电子圆二色谱 拉曼光活性 StereoChem编程 绝对构型

【摘要】：自然界是一个手性的世界,小分子化合物中90%以上的都有手性,大分子蛋白质和氨基酸都具有手性。由于酶的高度选择性,药物的手性直接关系着生物体的各种机能。鉴定手性构型是一个特别重要的工作,当前X-射线单晶衍射首先应用于手性分子的研究,但是其研究的范围仅限于单晶,而核磁共振谱(NMR)只能看出其相对构型。鉴于X-射线单晶衍射和NMR方法的不足,发展出电子圆二色谱(ECD)、振动圆二色谱(VCD)、拉曼光活性谱(ROA)用于更好的研究手性分子光谱。本文基于对手性分子的ECD、VCD、ROA计算光谱的研究,并且和实验光谱的比较确定他们之间的构型和构象关系的基础上编写了一套有利于手性分子光谱计算的软件(StereoChem)。本文介绍应用光谱学研究和编程的方法解决手性立体构型的方法。本文第一部分介绍了,手性分子鉴定的基础知识和文献综述,可用于对第二章的理解。第二章首先介绍了计算的总体步骤,接着举出4个计算实例,从不同角度遇到的问题进行解析,并且列出硕士期间计算分子的汇总。遇到的问题主要有,(1)构象能量提取比较麻烦,还要进行玻尔兹曼统计;(2)每个构象中的激发态和振动模式也很多,如果手动进行玻尔兹曼加和将非常耗时;(3)产生的实验值和计算值很难直接比较;(4)手动设置整个每个构象的计算方案很繁琐;(5)没有系统和归一化的操作规程;(6)为了解决这些问题,第三章用编程的方法对这些问题进行集中化处理。StereoChem可以在几分钟内解决之前耗费一天的时间才能处理完的数据,很大程度上提高了工作效率。主要包括,项目管理、格式转换、3D分子结构显示、数据处理、矩阵模型、图谱对比和构象分析,可以一体化地光谱计算过程中遇到的问题。数据处理是该软件的核心,包括ECD数据处理、VCD数据处理、ROA数据处理、OR数据处理和13C谱数据处理,最终生成对比图谱。综合所有功能和方法可以很容易地解决手性分子的构型问题。
【关键词】：手性化合物 立体构型 计算化学 DFT基组 电子圆二色谱 拉曼光活性 StereoChem编程 绝对构型
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641;O657.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 手性分子光谱学研究基础11-16
• 1.1 前言11
• 1.2 计算化学理论基础11-12
• 1.3 手性光谱实验研究方法12-16
• 第二章 手性分子的光谱学研究16-46
• 2.1 计算步骤16-18
• 2.1.1 分子建模16
• 2.1.2 初步优化16
• 2.1.3 构象搜索16-17
• 2.1.4 再次优化17
• 2.1.5 构象选择17
• 2.1.6 光谱计算17
• 2.1.7 数据提取17-18
• 2.2 葫芦巴内酯的双分子形式18-31
• 2.2.1 简介18
• 2.2.2 计算方法18-19
• 2.2.3 烯醇与酮转化19-20
• 2.2.4 光谱学计算20-25
• 2.2.5 扩展25-31
• 2.2.6 总结31
• 2.3 轴手性b-双咔啉立体结构研究31-35
• 2.3.1 计算部分32
• 2.3.2 构象分析32-33
• 2.3.3 VCD图谱研究33-34
• 2.3.4 ECD研究34
• 2.3.5 旋光研究34
• 2.3.6 结论34-35
• 2.4 计算和实验对比法研究柄曲霉素的立体构型35-37
• 2.4.1 前言35
• 2.4.2 构象分析35-36
• 2.4.3 计算36-37
• 2.4.4 总结37
• 2.5 振动光活性方法研究青蒿素绝对构型37-45
• 2.5.1 前言37-38
• 2.5.2 结果与讨论38-39
• 2.5.3 振动分析39-44
• 2.5.4 结论44-45
• 2.6 硕士期间计算汇总45-46
• 第三章 StereoChem编程46-83
• 3.1 编程基础46-49
• 3.1.1 设计思想46
• 3.1.2 代码解释46-47
• 3.1.3 程序框架47-49
• 3.2 构象选择49-56
• 3.2.1 文件打开及定位49-50
• 3.2.2 HF能量提取50-51
• 3.2.3 HF能量排序51-52
• 3.2.4 构象筛选52-53
• 3.2.5 构象删除53-54
• 3.2.6 显示当前组54
• 3.2.7 显示下一组构象54-55
• 3.2.8 构象显示55
• 3.2.9 构象保存55-56
• 3.3 格式转化56-61
• 3.3.1 格式转化的类60
• 3.3.2 转化范式60
• 3.3.3 函数60-61
• 3.4 分子显示61-62
• 3.4.1 核心代码61-62
• 3.5 方案设置62-67
• 3.5.1 普通方案设置63-66
• 3.5.2 常用方案设置66-67
• 3.6 ECD数据处理67-70
• 3.6.1 数据提取67-69
• 3.6.2 ECD计算公式69-70
• 3.7 VCD数据处理70-72
• 3.7.1 数据提取70-71
• 3.7.2 计算公式71-72
• 3.8 ROA数据处理72-75
• 3.8.1 数据提取73-74
• 3.8.2 计算公式74-75
• 3.9 旋光75
• 3.10 ~(13)C谱数据处理75-76
• 3.11 图谱显示76-81
• 3.11.1 画视窗77-78
• 3.11.2 画背景78
• 3.11.3 起始数值78-79
• 3.11.4 调制前79
• 3.11.5 调制后79-80
• 3.11.6 画谱图80-81
• 3.12 矩阵计算81
• 3.13 总结81-83
• 参考文献83-87
• 附录Ⅰ 硕士期间计算化合物汇总87-90
• 附录Ⅱ StereoChem数据结构90-100
• 致谢100-101
• 攻读学位期间取得的成果101

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本文编号：626094