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环肽与利胆醇包合物的理论研究

作　者: 赵红鸽
导　师: 唐明生；朱艳艳
学　校: 郑州大学
专　业: 物理化学
关键词: 手性识别 密度泛函理论 环肽 利胆醇 包合物 分子动力学模拟
分类号: R914
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


手性识别是化学领域中最富有吸引力的现象之一。它在分析化学、有机化学和生物化学方面尤其重要,因此寻找有效的主体分子一直是化学家们研究的方向。近年来,环肽已经被合成出来并做为主体分子与一些生物活性物质组成包合物,用在了抗癌药、抗菌药和酶抑制剂等方面。尽管实验上已经广泛采用环肽做主体分子对一些手性药物分子进行了拆分,但是人们还很少从分子水平上去研究拆分机理。因此对环肽和手性药物分子包合作用的理论研究将会更好的理解主客体之间的作用,并能很好的阐明生物受体中的手性识别过程。本论文采用密度泛函理论研究了两种主客体包合过程,论文第一部分对环十肽和手性药物分子利胆醇的包合过程进行了探究,论文的第二部分研究了修饰环十肽和利胆醇的包合过程。主体分子环十肽(CDP)是由十个完全相同的α-氨基乙酸构成的,它大的洞穴结构可以使小分子通过非键作用包接在里面从而形成稳定的包合物。客体手性分子利胆醇(E-PP, E=S/R)能促进胆汁分泌,排除结石和降低胆固醇作用,它有两个不同的对映体。实验上已经实现了对利胆醇的拆分,但拆分效果不理想。本文用密度泛函方法在B3LYP/6-31G(d,p)水平下第一次从理论上研究了环十肽与利胆醇对映体的包接过程。我们考虑了形成包合物的所有可能的位置和角度最后得到了包合物的最稳定结构。从包合物的结合能(BE)都是负值可以判断出利胆醇对映体都能与环十肽形成稳定的包合物,另外从包合物稳定结构构象和BE值的大小分析可以看出CDP/S-PP比CDP/R-PP更稳定。对稳定包合物结构的分析表明不同的包合物内部有不同的氢键作用,NBO分析也证实了这一点。我们又对包合物进行了热力学分析及动力学模拟,研究了溶剂效应对包合物的影响。计算的结果表明环十肽CDP可以很好地与PP对映体结合形成稳定的包合物,同时也说明了环肽是一种很好的主体分子。考虑到在肽链中引入极性基团可以增加其溶水性,本文采用密度泛函B3LYP方法在B3LYP/6-31G (d, p)水平下研究了两种修饰环十肽即羧甲基环十肽(CM-CDP)和丁氨基环十肽(DA-CDP)作为主体分子分别与客体手性药物对映体利胆醇之间的作用。计算结果表明修饰环十肽与利胆醇形成的包合物比环十肽与利胆醇形成的包合物更稳定,而且,CM-CDP/R-PP比CM-CDP/S-PP更稳定,DA-CDP/R-PP比DA-CDP/S-PP更稳定。因此对环肽的修饰,可以控制环十肽与客体分子的选择。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章 前言  10-22
  1.1 手性识别  10-13
    1.1.1 手性识别的目的和意义  10-11
    1.1.2 手性识别的进展及现状  11-13
  1.2 环肽的性质与应用  13-17
    1.2.1 分子识别  13-14
    1.2.2 环肽自组装纳米管  14-15
    1.2.3 模拟酶催化  15-16
    1.2.4 离子传输  16-17
    1.2.5 环肽的生理活性  17
  1.3 环肽的合成  17-18
  1.4 计算方法简介  18-20
    1.4.1 量子化学简介  18
    1.4.2 BSSE能量矫正  18-19
    1.4.3 结合能的定义及计算公式  19-20
    1.4.4 分子动力学模拟  20
  1.5 自然价键轨道(NBO)  20-22
第二章 理论研究环十肽与利胆醇的包合作用  22-35
  2.1 引言  22-23
  2.2 实验环境  23
  2.3 计算细节  23-25
  2.4 结果和讨论  25-34
    2.4.1 寻找能量最低点的构象  25-27
    2.4.2 计算包合物的结合能和热力学数据  27-29
    2.4.3 包合物的构型特点  29
    2.4.4 氢键分析和NBO分析  29-31
    2.4.5 分子动力学模拟  31-32
    2.4.6 溶剂效应  32-34
  2.5 结论  34-35
第三章 理论研究修饰环十肽与利胆醇的包合作用  35-47
  3.1 引言  35
  3.2 实验环境  35
  3.3 计算细节  35-37
  3.4 结果和讨论  37-45
    3.4.1 包合物的构型特点  37-41
    3.4.2 包合物的能量  41-44
    3.4.3 氢键和NBO分析  44-45
  3.5 结论  45-47
参考文献  47-55
研究生期间发表的论文  55-56
致谢  56

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中图分类: > 医药、卫生 > 药学 > 药物基础科学 > 药物化学
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