（Gly）n（n=2，3，4）閉合成Cyclo（Gly）n（n=2，3，4）反應機理的理論化學研究.pdf

1、環(huán)肽是自然界廣泛存在的一種生物環(huán)狀分子，廣泛存在于海綿狀和海洋中的節(jié)肢動物等低等生物，微生物，真菌，藻類和高等植物中，并在生物體的生命活動中扮演著重要的角色。環(huán)肽的性質和用途主要有：超分子識別作用；模擬酶催化；納米管及離子傳輸；生理活性。環(huán)肽在生物醫(yī)學、藥學等許多方面都有著可觀的發(fā)展前景。很多環(huán)肽類化合物具有生物活性。生物活性環(huán)肽能形成限制性構象，與相應線性肽相比在生物體內具有更好的抗酶解和抗化學降解的能力。因此進行線狀肽閉合成環(huán)肽的機

2、理研究和環(huán)肽的構象研究對指導環(huán)肽的合成、研究其超分子性質和生理活性都十分有用。研究過程主要利用GaussView的圖形功能產生初始構型，用Gaussian03程序包進行計算。 本文研究了(Gly)n(n=2,3)閉合成Cyclo(Gly)n(n=2,3)反應。采用HF/6-31g(d)方法找到了這兩個反應的過渡態(tài)，通過振動頻率分析確認了過渡態(tài)結構，用內稟反應坐標(IRC)計算確認了最低能量反應途徑(MEP)，討論了過渡態(tài)時的虛頻

3、振動模式，在B3LYP/6-31G(d)水平上，全自由度優(yōu)化了(Gly)n(n=2,3)閉合成環(huán)反應路徑上各駐點的幾何構型，并在MP2/6-31G(d，p)水平上進行零點能校正(ZPE)，同時獲得熱力學參數，計算了兩個反應的△rHmθ、△rGmθ和Ea。研究結果表明，線狀二肽(Gly)2閉合成環(huán)二肽Cyclo(Gly)2是放熱反應，△rGmθ＜0,活化能較低，容易進行；線狀三肽(Gly)3閉合成環(huán)三肽Cyclo(Gly)3是吸熱反應，△

4、rGmθ＞0,活化能較高，不容易進行。 本文研究了3種不同構象(Gly)4閉合成cyclo(Gly)4的反應。采用從頭算Hartree-Fock方法，在6-31g(d)水平上按BERNY能量梯度解析全參數優(yōu)化了骨架構象為CCCC(all-cis肽鍵序列)、TCTC(trans-cis-trans-cis由骨肽鍵序列)和TTTT(all-trans肽鍵序列)的(Gly)4閉合成cyclo(Gly)4的反應路徑上各駐點的幾何構型。分

5、別找到了這三個反應的過渡態(tài)，并通過振動頻率分析確認了過渡態(tài)結構，用內稟反應坐標(IRC)計算確認了最低能量反應途徑(MEP)，討論了過渡態(tài)時的虛頻振動模式，對各駐點進行了零點能校正(ZPE)，計算了三個反應的活化能和反應熱。研究結果表明，骨架構象為TTTT序列的(Gly)4閉合成環(huán)反應是放熱反應，活化能較低，容易進行，骨架構象為CCCC和TCTC序列的(Gly)4閉合成環(huán)反應是吸熱反應，活化能較高，不容易進行；生成反應前體的難易直接影響

6、環(huán)化反應能否順利進行；(Gly)4閉合成環(huán)的反應是分子內脫水反應。 本文以20種天然氨基酸為基本結構單元，以氨基酸單元上下交替的排列組合(為便于描述，用順式(c)和反式(t)肽鍵表示)構造了均環(huán)六肽不同構象的化學模型，并分別采用HF/STO-3G方法進行了優(yōu)化計算。分別找到均環(huán)六肽cyclo(Gly)6、cyclo(Ala)6、cyclo(Leu)6、cyclo(Iso)6、cyclo(Trp)6、cyclo(Phe)6、cyc