α-酮酸氧化酶的催化氧化机理以及几种金属离子与硫脲衍生物相互作用的理论研究

发布时间:2018-10-25 06:37
【摘要】:非血红素加氧酶是一种能够结合氧气的铁氧化酶,对非血红素加氧酶的研究大大促进了人们对酶促反应的理解,α-酮酸加氧酶属于非血红素铁加氧酶家族中的重要分支,在生命科学中起到重要作用,参与了生物体内分解代谢的重要过程。α-酮酸加氧酶可以催化底物的氧化脱羧、烷烃的羟基化以及烯烃的环氧化等,对羟基苯基丙酮酸氧化酶(HPPD)和羟基扁桃酸乙酯合酶(HMS)属于α-酮酸加氧酶中重要的组成部分。本文主要介绍了两种特殊的α-酮酸加氧酶,HPPD和HMS。通过对HPPD催化氧化反应过程的研究,揭示了具体的反应机理,探索了抑制剂的作用机理,为寻找新型HPPD抑制剂提供了理论基础。同时对HMS的仿生模型分子进行理论研究,讨论了仿生模型催化氧化过程的反应机理,有助于人们从分子水平上理解自然界中氧分子的活化机理,便于研究者合成高效催化剂。硫脲衍生物在农业、医学、工业等领域发挥着不可取代的作用,本文研究了硫脲衍生物与几种金属离子的配位性质,以期待找到相关规律。第一章主要概述了本文研究中所用到的量子化学理论基础以及计算方法,并介绍了α酮酸加氧酶-HPPD、HPPD抑制剂、酶的仿生模型分子以及硫脲衍生物的研究情况。第二章运用密度泛函理论研究了HPPD的催化氧化过程以及抑制剂的作用机理,探索反应过程中基团转移的途径,确定了反应过程的过渡态性质,获得前线轨道信息及键长、键角、电荷等分子构型参数,明确反应的势能面特征,确定最低能量反应通道,确定整个过程的最低能量反应途径,从而澄清实验上HPPD以及抑制剂的反应过程。第三章运用密度泛函理论研究了羟基扁桃酸乙酯合酶(HMS)的仿生模型[(Tpph,Me)Fe II(PPH)]通过两步加氧以及氧化脱羧过程,计算化学反应过程中的驻点的键长、键角、电荷等主要构型参数,分析比较HMS与仿生模型的反应机理过程发现,仿生模型[(Tpph,Me)FeII(PPH)]的第一步脱羧反应与HMS的反应机理一致。第四章研究了三种双硫脲衍生物分别与锌离子、镍离子以及铜离子的配位情况,经过计算获得配合物的键长、键角、电荷、结合能以及前线轨道等构型参数,结果发现,双硫脲衍生物(Tha)与锌离子、镍离子形成六配位的八面体构型,但与铜离子不能形成配合物;双硫脲衍生物(Thb)与锌离子、镍离子形成四配位化合物,与铜离子形成六配位化合物;双硫脲衍生物(Thc)与三种金属离子形成了四配位化合物。经分析比较发现,铜离子不同的配位方式是因为采取了不同的杂化方式。第五章是对全文内容进行了总结概括,并对本文中的不足之处进行了说明,对之后工作计划做出了规划。
[Abstract]:Non-heme oxygenase is a kind of iron oxidase that binds oxygen. The study of non-heme oxygenase greatly promotes the understanding of enzymatic reaction. 伪 -ketoxygenase belongs to the important branch of non-heme ferric oxygenase family. 伪 -ketoacid oxygenase can catalyze oxidative decarboxylation of substrates, hydroxylation of alkanes and epoxidation of olefins. P-hydroxyphenyl pyruvate oxidase (HPPD) and hydroxyl mandelic acid ethyl ester synthase (HMS) are important components of 伪 -ketoxygenase. In this paper, two special 伪 -ketoxylate oxygenases, HPPD and HMS., are introduced. Through the study of the process of HPPD catalytic oxidation, the specific reaction mechanism was revealed, and the mechanism of action of the inhibitor was explored, which provided a theoretical basis for finding a new type of HPPD inhibitor. At the same time, a theoretical study on the biomimetic model molecule of HMS was carried out, and the reaction mechanism of the catalytic oxidation process of the bionic model was discussed, which was helpful to understand the activation mechanism of oxygen molecules in nature at the molecular level and to facilitate the researchers to synthesize high efficient catalysts. Thiourea derivatives play an irreplaceable role in agriculture, medicine and industry. In this paper, the coordination properties of thiourea derivatives with several metal ions are studied in order to find out the relevant rules. In the first chapter, the theoretical basis and calculation methods of quantum chemistry used in this study are summarized, and the studies of 伪 -ketoxygenase-HPPD,HPPD inhibitors, biomimetic model molecules of enzymes and thiourea derivatives are introduced. In chapter 2, the catalytic oxidation process of HPPD and the action mechanism of the inhibitor are studied by using density functional theory, and the mechanism of group transfer in the reaction process is explored. The transition state properties of the reaction process are determined, and the frontier orbital information, bond length and bond angle are obtained. The molecular configuration parameters such as charge, the characteristics of potential energy surface of the reaction, the lowest energy reaction channel and the lowest energy reaction path of the whole process are determined, thus clarifying the reaction process of HPPD and inhibitor in experiments. In chapter 3, the bionic model [(Tpph,Me) Fe II (PPH)] of ethyl hydroxyl mandelate synthase (HMS) is studied by means of density functional theory (DFT). The main configuration parameters, such as bond length, bond angle, charge and so on, are calculated by two-step oxygenation and oxidative decarboxylation. By analyzing and comparing the reaction mechanism of HMS and bionic model, it is found that the first step decarboxylation reaction of bionic model [(Tpph,Me) FeII (PPH)] is consistent with that of HMS. In chapter 4, the coordination of three kinds of bisthiourea derivatives with zinc ion, nickel ion and copper ion is studied. The bond length, bond angle, charge, binding energy and frontier orbital configuration parameters of the complexes are obtained. Dithiourea derivative (Tha) forms hexahedral octahedral configuration with zinc ion and nickel ion, but it can't form complex with copper ion, (Thb) derivative of bisthiourea derivative forms four coordination compound with zinc ion, nickel ion form six coordination compound, and copper ion form hexahedron compound. (Thc), a bisthiourea derivative, forms four coordination compounds with three metal ions. By analysis and comparison, it is found that different coordination modes of copper ions are due to different hybrid modes. The fifth chapter summarizes the content of the full text, explains the shortcomings of this paper, and makes a plan for the later work plan.
【学位授予单位】:鲁东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:Q55;O621.13

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈婷;硫脲衍生物及其配合物研究进展[J];中国科技信息;2005年17期

2 贾学顺;王玉炉;蔡昆;;硫脲衍生物的制备及其应用[J];河南师范大学学报(自然科学版);1990年01期

3 魏太保,赵莽焱,李满林,王海,张有明;固-液相转移催化法合成N-芳酰基-N-′(4-芳氧基苯基)硫脲衍生物[J];西北师范大学学报(自然科学版);2005年04期

4 鲜亮;张峰振;林欣;;硫脲衍生物及其配合物的生物活性研究进展[J];西北民族大学学报(自然科学版);2010年02期

5 张有明,魏太保,白俊峰,王喜存,王秀春,杨素铀;N-芳酰基-N′-羧基烷基硫脲衍生物的合成及其生物活性研究[J];西北师范大学学报(自然科学版);1998年01期

6 张有明,魏太保,高黎明;相转移催化法合成多亚甲撑-二芳酰基二硫脲衍生物[J];厦门大学学报(自然科学版);1999年S1期

7 屠树江,史达清;1-芳酰基-3-(4-苯磺酰胺)硫脲衍生物的合成研究[J];徐州师范大学学报(自然科学版);1997年04期

8 刘宝剑,魏太保,张有明,高黎明,王秀春,杨素铀;1,6-二芳酰基二硫脲衍生物的合成及其生物活性的研究[J];西北师范大学学报(自然科学版);1999年02期

9 张焱,李中华;N-芳酰基-N'-羧基烷基硫脲衍生物的合成[J];华中师范大学学报(自然科学版);2000年03期

10 李裕林,李绍白,潘鑫复,成培贵,黄文魁,王永铿;α-酮酸酯的合成[J];兰州大学学报;1981年04期

相关会议论文 前10条

1 许平;马翠卿;邱建华;王敏;张奕南;;生物转化α-酮酸类化合物及衍生物的研究[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2004年

2 高辉;梁志祥;李翠;;聚甲基丙烯酸甘油酯胺基和硫脲衍生物的合成及其作为基因载体的性能研究[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题H:医用高分子[C];2013年

3 张锁秦;郑良玉;王小明;李耀先;;β-D-糖基硫脲衍生物的合成及生物活性[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集(下册)[C];2005年

4 沈水娟;;复方α-酮酸治疗慢性肾功能衰竭非透析患者继发性甲旁亢的临床观察[A];2008年浙江省肾脏病学术年会论文汇编[C];2008年

5 魏薇;任海仙;罗榕;曹成;魏太保;张有明;;间苯二甲酰基二硫脲衍生物的合成及阴离子识别研究[A];中国化学会全国第十三届大环化学暨第五届超分子化学学术讨论会论文选集[C];2006年

6 苏碧泉;盛丽;王晓强;;苯甲酰基硫脲衍生物及其配合物的合成[A];甘肃省化学会第二十四届年会论文集[C];2005年

7 梅小斌;袁伟杰;郭志勇;李保春;崔若兰;;α-酮酸配伍低蛋白饮食对早期2型糖尿病肾病的影响[A];“中华医学会肾脏病学分会2004年年会”暨“第二届全国中青年肾脏病学术会议”论文汇编[C];2004年

8 何强;张萍;蒋华;李一文;吕蓉;袁静;陈江华;;口服α-酮酸对非糖尿病血透患者营养和代谢的影响[A];2008年浙江省肾脏病学术年会论文汇编[C];2008年

9 陈芳;丁辉;陈宝平;;低蛋白饮食加α-酮酸治疗慢性肾功能衰竭疗效观察[A];“中华医学会肾脏病学分会2004年年会”暨“第二届全国中青年肾脏病学术会议”论文汇编[C];2004年

10 冯利平;;复方α-酮酸对维持性血液透析患者微炎症及营养状况的干预[A];西南地区第12届肾脏病学术会议暨贵州省医学会肾脏病学分会2012年学术会议论文集[C];2012年

相关博士学位论文 前5条

1 龙泉;低蛋白合并α-酮酸饮食在慢性肾脏病和维持性血液透析中的应用及其机制探讨[D];复旦大学;2009年

2 杨宏;α-酮酸/氨基酸制剂治疗慢性肾功能不全的研究[D];中国协和医科大学;1999年

3 周为群;硫脲衍生物及其配合物的合成、结构以及性质的研究[D];南京理工大学;2004年

4 张彰;聚乙二醇介质中硫脲衍生物及聚合物支载磺酸催化下氨基烃基-2-萘酚的合成[D];西北师范大学;2009年

5 邢志勇;苯甲酰胺和硫脲衍生物的光化学性质的研究[D];天津大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 谢娟;硫脲配合物的相关理论研究及其后处理应用[D];苏州大学;2015年

2 焦梦琳;新型小分子硫脲衍生物的合成与抗肿瘤活性研究[D];浙江大学;2015年

3 宋媛;噻唑类硫脲衍生物的合成、热力学性质、生物活性及晶体结构研究[D];西北大学;2009年

4 刘欢欢;硫脲衍生物及其第四周期金属配合物的合成,晶体结构及生物活性研究[D];苏州大学;2013年

5 郭靖;β,γ-不饱和-α-酮酸酯参与的不对称sulfa-Michael/Mannich串联反应研究[D];西南大学;2016年

6 魏爱佳;手性镍配合物催化下β-酮酸与β,γ-不饱和-α-酮酸酯的不对称脱羧Aldol反应研究[D];天津大学;2015年

7 杜娟;新型芳基α-酮酸酯类化合物的合成及其抑菌活性的研究[D];安徽农业大学;2015年

8 陆丰平;离子液中硫脲衍生物及杂环化合物的合成[D];浙江大学;2006年

9 江丽芳;硫脲衍生物及其金属配合物的合成、表征及性质研究[D];福州大学;2006年

10 庄菁;基于芳基乙酮的芳基-α-酮酸酯的高效一锅法合成及其在不对称氢化中的应用探索[D];上海交通大学;2010年



本文编号:2292921

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/2292921.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户9d586***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com