分子水化性质的量子化学研究

论文摘要

在极性溶剂（如水）中,分子的溶剂化现象主要来源于溶质与溶剂间的相互作用。这些作用包括:色散作用、诱导作用、排斥作用及静电相互作用等。溶质分子的结构对溶质——溶剂间的作用影响很大,进而影响分子的溶剂化效果。在分子结构的层次考察溶剂化效应,对于药物分子溶解度的预测具有重要的意义。本文主要研究内容包括:（1）.运用SCRF理论中的连续介质模型（IEFPCM）研究分子在水中的溶剂化效应。首先考察链状有机分子烷烃、一元醇、二元醇、二元羧酸的水化效应。考察分子碳链增长、端极基团极性的变化对分子水化性质的影响。如分子的偶极矩、总电子能量、自由能。计算结果表明:依烷烃、一元醇、二元醇和二元羧酸的顺序,水化作用使得分子的偶极矩增大,而其总电子能量、Gibbs自由能则减小。对于同系物分子,随着亚甲基数的增加,分子偶极矩表现出奇偶波动性。而奇偶波动的幅度则随着烷烃、一元醇、二元醇和二元羧酸的顺序增大。对于α,ω-二元羧酸,溶剂化能量和Gibbs自由能的奇偶波动性表现尤其明显。为考察芳香环取代基团对分子溶剂化效应的影响,本文进一步考察了若干芳香烃分子的溶剂化性质。如:苯、苯酚、甲苯、1,3-苯二醇、3-甲基-苯酚、1,3-二甲苯等。考察的性质包括分子的偶极矩、溶剂化电子能量、溶剂化Gibbs自由能。计算结果表明:随着苯、1,3-二甲苯、甲苯、3-甲基-苯酚、苯酚、1,3-苯二醇的顺序,分子的偶极矩增大。分子的溶剂化电子能量、溶剂化Gibbs自由能随酚羟基数增加而降低,随甲基数增加而升高。酚羟基的键长和伸缩振动频率与分子的酸性相关。分子水化作使得O-H键长和伸缩振动频率发生变化。对苯酚、1,3-苯二酚、3-甲基-苯酚的研究表明,羟基取代使分子酸性增强,甲基取代,使分子酸性减弱。分子水化作用使得这一效应更加明显。（2）.运用极化连续介质模型中的Onsager模型研究分子水化对水飞蓟素主要药效成分的相对极性的影响。水飞蓟素主要有效成分结构相似,物化性质相近,导致其分离困难,缺乏有效方法区分各组分对体系性质贡献的大小。量子化学方法所得到的分子结构和溶剂化性质,可以显著区分各异构体的极性和溶剂化能量的相对大小。它也反映出分子疏水性的相对大小。理论计算结果可以很好的解释水飞蓟素各

论文目录

• 学位论文独创性声明
• 学位论文使用授权声明
• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 文献综述
• 第二章 理论方法
• 2.1 引言
• 2.2 分子轨道理论
• 2.3 电子相关作用
• 2.4 基函数和基组
• 2.5 溶剂化模型
• 2.6 本论文计算涉及到的物理量
• 第三章 链状有机物水化性质的极化连续介质模型研究
• 3.1 引言
• 3.2 理论方法
• 3.3 计算结果与讨论
• 3.4 本章小节
• 附表
• 第四章 芳香类分子水化性质的极化连续介质模型的研究
• 4.1 理论方法
• 4.2 计算结果与讨论
• 4.3 本章小节
• 第五章 水飞蓟素主要成分水化性质的极化连续介质模型研究
• 5.1 前言
• 5.2 理论方法
• 5.3 计算结果与讨论
• 5.4 本章小节
• 附表
• 第六章 苯酚类分子与水分子的络合物的结构和酸性研究
• 6.1 前言
• 6.2 理论方法
• 6.3 计算结果与讨论
• 6.4 本章小节
• 第七章 黄酮类分子与水分子络合物的结构和酸性研究
• 7.1 前言
• 7.2 理论方法
• 7.3 计算结果与讨论
• 7.4 本章小节
• 全文结论
• 硕士期间发表的文章
• 致谢
• 详细摘要