氮酮与神经酰胺分子间氢键的从头算和密度泛函研究

发布时间：2017-03-23 14:19

  本文关键词：氮酮与神经酰胺分子间氢键的从头算和密度泛函研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目的:通过模拟神经酰胺分子“N-(羟甲基)-乙酰胺”二聚体之间及氮酮分子“氮杂环戊烷-2-酮”和神经酰胺分子“N-(羟甲基)-乙酰胺”二聚体之间的氢键相互作用,考察神经酰胺分子之间以及氮酮和神经酰胺分子之间氢键的类型、强弱及其形成本质;通过模拟氮酮分子“氮杂环戊烷-2-酮”和神经酰胺分子“N-(羟甲基)-乙酰胺”(1:2)三聚体氢键相互作用和热力学计算,考察氮酮和神经酰胺分子间氢键的协同效应及热力学过程;最终为揭示皮肤屏障作用的根源以及氮酮的促渗机理提供理论依据。方法:根据从头算和密度泛函理论,借助Gaussian03程序包在B3LYP/6-311++G**水平下得到所有复合物的稳定构型,在B3LYP/6-311++G**、B3LYP/6-311++G(2df,2p)、MP2(full)/6-311++G**和MP2(full)/6-311++G(2df,2p)水平计算了二聚体分子间氢键相互作用能,在B3LYP/6-311++G**和MP2(full)/6-311++G**水平计算三聚体的协同效应能,在B3LYP/aug-cc-p VDZ水平计算三聚体及两种结合途径的热力学参数;借助频率分析、NBO(nature bond orbital)、AIM(Atoms in Molecules)、表面静电势、能量分解、电子密度转移方法、温度效应和溶剂效应进一步揭示复合物形成的规律和本质。结果:研究表明,N-羟甲基乙酰胺二聚体之间以及氮杂环戊烷-2-酮和N-羟甲基乙酰胺之间可以形成O H???O、N H???O、O H???N和C H???O氢键相互作用,且O H???O、O H???N和N H???O氢键作用强于C H???O氢键相互作用,频率分析、NBO、AIM、表面静电势、电子密度转移方法进一步证实了二聚体形成可以形成上述氢键,温度效应和溶剂效应分析表明在低温、介电常数较小的溶剂中复合物稳定性增加;在三聚体中存在协同效应和反协同效应,形成三聚时体伴随着原有构象的改变以及旧的氢键的断裂和新的氢键的形成;热力学计算表明氮酮先跟神经酰胺形成二聚体后再与神经酰胺形成三聚体途径的吉布斯自由能变化更小,平衡常数更大。结论:神经酰胺分子间通过O H???O、N H???O和O H???N氢键形成网状结构,这可能是皮肤角质层阻止外来物质进入体内的原因之一;氮酮和神经酰胺之间可以形成较强的O H???O=C、N H???O=C和C H???O=C氢键相互作用,从而导致神经酰胺分子构型的改变,这可能是氮酮起促渗作用的原因;低温、介电常数较小的溶剂有利于上述两种相互作用的进行。形成三聚体时的协同效应可以使氮酮和神经酰胺的相互作用在原有的基础上增强,更有利于氮酮破坏神经酰胺的三维网状结构,从而发挥促渗作用。氮酮在与神经酰胺作用时偏向于先与一分子的神经酰胺作用,再与另一分子的神经酰胺相作用。
【关键词】：神经酰胺 氮酮 氢键 从头算 密度泛函 协同效应
【学位授予单位】：山西医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R943
【目录】：

• 中文摘要8-10
• 英文摘要10-12
• 前言12-18
• 第一部分 神经酰胺分子间氢键相互作用理论研究18-39
• 1 对象与方法19-21
• 1.1 对象19
• 1.2 方法19-21
• 2 结果21-31
• 2.1 几何结构21-22
• 2.2 能量及稳定性22
• 2.3 能量分解分析22-23
• 2.4 频率分析23-24
• 2.5 NBO分析24-25
• 2.6 AIM分析25
• 2.7 电子密度转移分析25-26
• 2.8 表面静电势分析26-28
• 2.9 温度效应28-29
• 2.10 溶剂效应29-31
• 3 讨论31-38
• 3.1 几何结构31-32
• 3.2 能量及稳定性32-33
• 3.3 能量分解分析33
• 3.4 频率分析33-34
• 3.5 NBO分析34-35
• 3.6 AIM分析35
• 3.7 电子密度转移分析35-36
• 3.8 表面静电势分析36
• 3.9 温度效应36-37
• 3.10 溶剂效应37-38
• 4 结论38-39
• 4.1 氢键类型及本质38
• 4.2 温度和溶剂的影响38-39
• 第二部分 氮酮与神经酰胺分子间氢键相互作用理论研究39-57
• 1 对象与方法40-42
• 1.1 对象40
• 1.2 方法40-42
• 2 结果42-50
• 2.1 几何结构42-43
• 2.2 能量及稳定性43-44
• 2.3 频率分析44-45
• 2.4 NBO分析45-46
• 2.5 AIM分析46
• 2.6 电子密度转移分析46-47
• 2.7 温度效应47-49
• 2.8 溶剂效应49-50
• 3 讨论50-56
• 3.1 几何结构50-51
• 3.2 能量及稳定性51-52
• 3.3 频率分析52-53
• 3.4 NBO分析53
• 3.5 AIM分析53-54
• 3.6 电子密度转移分析54
• 3.7 温度效应54-55
• 3.8 溶剂效应55-56
• 4 结论56-57
• 4.1 氢键类型及本质56
• 4.2 温度和溶剂的影响56-57
• 第三部分 氮酮与神经酰胺(1:2)三聚体分子间氢键协同效应的理论研究57-73
• 1 对象与方法58-60
• 1.1 对象58
• 1.2 方法58-60
• 2 结果60-68
• 2.1 二聚体构型和能量60
• 2.2 三聚体构型60-66
• 2.3 AIM分析66
• 2.4 三聚体相互作用能和协同效应66-68
• 3 讨论68-72
• 3.1 三聚体构型68-69
• 3.2 AIM分析69-70
• 3.3 三聚体相互作用能和协同效应70-72
• 4 结论72-73
• 4.1 协同效应及本质72
• 4.2 反协同效应72-73
• 第四部分 氮酮与神经酰胺(1:2)三聚体分子间氢键的热力学分析73-80
• 1 对象与方法74-75
• 1.1 对象74
• 1.2 方法74-75
• 2 结果75-77
• 2.1 三聚体热力学数据75-76
• 2.2 两种途径下热力学数据76-77
• 3 讨论77-79
• 3.1 三聚体热力学参数分析77
• 3.2 两种途径下热力学数据分析77-79
• 4 结论79-80
• 4.1 三聚体结合反应热力学特征79
• 4.2 三聚体结合发生途径79-80
• 参考文献80-89
• 综述89-97
• 参考文献93-97
• 致谢97-98
• 在学期间承担/参与的科研课题与研究成果98-99
• 个人简历99

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