论文摘要
本文运用量子化学计算的方法对三个超分子体系进行了分子间相互作用的理论研究。首先,采用密度泛函（DFT）中的B3LYP方法和从头算（Ab initio）中的MP2方法研究了N,N-二甲基甲酰氨（DMF）与（邻、间、对）二甲苯组成的二元超分子体系。通过在6-31G*基组水平上计算得到该体系中最稳定的复合物构型。对构型的几何结构、电荷转移及拓扑性质进行分析,结果表明所有复合物构型的分子间相互作用均由CH…O双氢键主导。通过对结合能的比较,得到相同体系中不同构型的相互作用能由大到小依次为a1>a2>a3>a4（DMF-邻二甲苯）;b1>b2（DMF-间二甲苯）。不同体系中的热稳定性最高的构型进行相互作用能比较依次为a1（DMF-邻二甲苯）>b1（DMF-间二甲苯）>c1（DMF-对二甲苯）。其次,采用B3LYP/6-311++G**方法研究了三种氨基酸（甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸）分别与DMF形成复合物的分子间相互作用机制。结果表明,氨基酸分子与DMF之间通过多氢键构成稳定复合物。氨基酸分子的NH2基、COOH基和烷基侧链都可以作为氢键的受体或供体。其中OH…O和NH…O两种氢键作用较强,其氢键长度范围在1.74 2.16 ?之间。相对较弱的CH…O氢键在该体系中频繁出现,并且其CH键的伸缩频率呈现蓝移现象。在同样的计算水平下,我们进一步研究了此三种氨基酸分别与尿素分子之间的氢键相互作用。尿素分子不但是良好的氢键受体;对于电负性很高的O和N原子,也是很好的氢键供体。所以,氨基酸分子的NH2基、COOH基、CαH和烷基侧链能够与尿素分子形成多重氢键,从而构成稳定的氨基酸-尿素复合物。其中OH…O氢键作用最强,其次为含氨基的NH…O和OH…N氢键,最后为CH…O和CH…N氢键。由此看出,由氢键主导的分子间相互作用在超分子体系中发挥着重要作用,尤其在生物体系中。对于生物超分子体系,在复合物的形成中起主导作用的通常为多重氢键。典型的OH…O、NH…O和OH…N氢键是复合物结合能的主要来源。弱氢键CH…O和CH…N对于结合能的贡献很少,但对复合物的几何结构仍起重要作用。