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N-磷酰化氨基酸水解和丙烯酰胺构象异构化的理论研究

2020-11-27阅读(934)

N-磷酰化氨基酸水解和丙烯酰胺构象异构化的理论研究

论文摘要

N-（0，0-二异丙基）磷酰化氨基酸在水中会发生显著的磷脂水解，水解后主要得到脱掉一个烷氧基的水解产物，随后发生去磷酰化反应到达最终产物磷酸单脂。水解可能经历了五元环状的五配位磷中间体的过程，而不是直接发生水解，五配位磷中间体在自催化水解反应中起着重要作用，实验已证实五配位磷类似物的存在。本研究工作使用Gaussian 03W进行了N-磷酰化氨基酸分子内成环催化水解和去磷酰化反应机理的理论计算，讨论了分子内成环后水解，然后开环的过程，计算了去磷酰化的步骤。计算结果显示，发生成环后的五配位磷中间体容易水解，而且水解产物容易发生去磷酰化反应而得到最终产物，对N磷酰化氨基酸成环后水解和直接水解的两种不同反应路径进行了计算，从两条反应路径的能垒看，五元环状五配位磷中间体比反应物分子更有利于水分子亲核进攻，分子内成环后水解的反应历程比直接水解容易进行，从而在理论上验证了水解过程可能经历了五配位磷中间体过程的推测。运用Gaussian 03W对从白英全草的正丁醇萃取相中分离得到的（E）-N-（4-氨基正丁基）-3-（3-羟基-4-甲氧基-苯基）丙烯酰胺的稳定构象和顺反异构化过程进行了理论研究。寻找其顺反构象异构化的过渡态，计算得到了顺反异构化的势垒，并进行了统计热力学分析，揭示其在常温下反式和顺式异构体可迅速转化，但顺式异构体占绝大部分。在B3LYP／6-311+G（2d，p）水平上用GIAO方法计算两种异构体的1H和13C NMR的化学位移，使用Origin软件对对理论计算值与实验值进行统计分析和比较，显示顺式构象的计算值与实验值较为接近，进一步证实了理论推断的正确性。随着计算机软件技术的发展，许多针对化学领域的软件被开发出来，像众所周知的ChemOffice，ChemSketch，Gaussian等，针对现在在普通化学实验室越来越多的需要用到这些软件的具体情况，开发了一套常用化学软件的网络多媒体教学软件。该多媒体教学软件所教授的包括化学绘图软件ChemDraw 8.0、ChemWindow 6.0 Spectroscopy版和ACD／ChemSketch 8.0，著名量子化学计算软件Gaussian 03W和它的图形化界面GaussViewW3.0、HyperChem 7.5，以及数据分析和绘图软件Origin 7.5。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 量子化学理论基础
  • 1.1 量子化学理论简介
  • 1.1.1 密度泛函理论
  • 1.1.2 基组的选择
  • 1.2 化学反应过渡态理论
  • 1.2.1 化学反应过渡态的数学模型
  • 1.2.2 内禀反应坐标理论
  • 1.2.3 GAUSSIAN中化学反应过渡态的计算方法
  • 1.3 GAUSSIAN软件简介
  • 参考文献
  • 第二章 N-磷酰化氨基酸的水解和去磷酰化的理论研究
  • 2.1 N-磷酰化氨基酸的水解和去磷酰化的理论研究
  • 2.1.1 引言
  • 2.1.2 计算方法
  • 2.1.3 分子内成环过程
  • 2.1.4 五配位磷中间体的水解
  • 2.1.5 水解中间体IM2的开环
  • 2.1.6 一次水解产物IM3的去磷酰化
  • 2.1.7 反应的能垒
  • 2.2 五配位磷中间体和四配位磷酰化氨基酸水解的差异
  • 2.2.1 五元环状五配位磷中间体和反应物中电荷和键长的差异
  • 2.2.2 四配位磷水解反应历程
  • 2.2.3 两种反应历程的能量差异
  • 2.3 结论
  • 参考文献
  • 第三章 （E）-N-（4-氨基正丁基）-3-（3-羟基-4-甲氧基-苯基）丙烯酰胺顺反构象异构化的理论研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 NMR的理论计算原理
  • 3.3 计算方法
  • 3.4 顺反构象异构化的理论计算
  • 3.4.1 顺反异构体和过渡态的结构特征
  • 3.4.2 过渡态的振动频率分析
  • 3.4.3 顺反异构化的能量变化
  • 3.4.4 统计热力学分析
  • 3.5 顺反异构体的核磁理论计算
  • 1H和13C-NMR谱'>3.5.11H和13C-NMR谱
  • 3.5.2 NMR化学位移计算值和实验值的统计误差分析
  • 3.6 结论
  • 参考文献
  • 第四章 常用化学软件多媒体教学软件的开发研究
  • 4.1 计算机技术在化学中的应用
  • 4.1.1 计算机技术在化学中的应用现状
  • 4.1.2 计算机技术在化学中应用的发展趋势
  • 4.1.3 本章的选题意义
  • 4.2 多媒体软件的基本内容
  • 4.3 制作多媒体教学软件使用的开发工具
  • 4.4 多媒体教学软件的设计过程
  • 4.4.1 整体框架设计
  • 4.4.2 素材的采集和处理
  • 4.4.3 教学软件的集成
  • 4.4.4 在网上发布Authorware
  • 4.4.5 测试整个教学软件
  • 4.5 多媒体软件的演示效果和应用
  • 参考文献
  • 附录1: 攻读硕士期间发表论文目录
  • 致谢

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