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查尔酮合成酶催化机理中的分子力场参数拟合

作　者: 齐小丽
导　师: 田维全
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 物理化学
关键词: 查尔酮合成酶催化作用 CHARMM力场参数优化
分类号: O621.25
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 31次
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内容摘要

査尔酮合成酶广泛存在于植物体内，对体系内其它酶的形成起关键作用，其催化机理的研究已是理论化学领域的热点。查尔酮合成酶的催化性能与查尔酮分子有关,对查尔酮进行分子力场优化能够为后继的分子动力学计算提供基础。本文利用GAUSSIAN03程序、CHARMM27力场,研究了查尔酮分子及模型化合物F的力场,从几何构型、原子电荷、键长、键角、二面角方面进行优化,对与水相互作用、振动频率、势能曲线进行了分析。主要围绕以下几方面展开:(1)拆分目标分子确定模型化合物F,研究了MP2/6-31G(d)水平下的几何构型,调整了新型原子的电荷并对F与水的相互作用进行了计算,结果显示:O2与水分子相互作用最强,H6与水的相互作用最弱,空间位阻等因素导致H6的作用距离比H7的作用距离小,O2的作用距离最小。(2)对模型化合物F的振动频率进行了计算,在力场中优化平衡状态下的键长、键角,得到了与QM数据一致的键长、键角;调整了键长、键角、二面角的力常数,得到了2组与QM数据比较符合的振动频率。从0度到360度,间隔15度进行势能扫描,含双键的二面角扭转得到了势能面1,另一个得到势能面2。调整二面角参数,结果显示连接羰基碳原子与烯烃碳原子的键的扭转对势能面2的影响较大,其它二面角参数对势能面1的影响较大,得到的势能面1与QM结果趋势一致,而势能面2与QM结果完全一致。优化的过程表明:电荷的变化对相互作用影响大,键长和键角项主要影响振动频率,二面角项对势能变化起关键作用。(3)建立了查尔酮分子力场,模型化合物两端的甲基被苯酚替代,在整体电荷为零的情况下对电荷进行微小调整,重新优化了分子各二面角项,发现连接羰基碳原子和苯酚的键、连接烯烃碳原子和苯酚的键的扭转对整体势能的影响较大,研究了其它12组二面角的各项参数,得到了与QM趋势一致的势能优化曲线。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-14
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-10
  1.2 酶催化作用简介  10-11
    1.2.1 酶的定义  10-11
    1.2.2 酶的催化特点  11
  1.3 查尔酮类化合物的研究进展  11-13
    1.3.1 黄酮类物质简介  11-12
    1.3.2 查尔酮化合物的结构及催化性能  12-13
  1.4 本论文研究内容  13-14
第2章理论基础和计算方法  14-27
  2.1 量子化学  14-15
  2.2 薛定鄂方程及三个基本近似  15-17
  2.3 几种重要积分和 Hartree-Fock-Roothaan 方程  17-18
  2.4 电子相关和微扰理论  18-19
  2.5 密度泛函理论  19-20
  2.6 势能的计算  20
  2.7 分子力学  20-26
    2.7.1 分子力场介绍  20-24
    2.7.3 几种著名力场  24-26
  2.8 振动频率的计算  26-27
第3章模型化合物的CHARMM 力场优化  27-49
  3.1 引言  27-28
  3.2 计算方法  28-29
  3.3 结果和讨论  29-47
    3.3.1 模型化合物的初始几何构型  30-33
    3.3.2 模型化合物与水分子的相互作用  33-35
    3.3.3 新型原子的电荷优化  35-37
    3.3.4 键长键角的优化  37-40
    3.3.5 振动频率的计算  40-42
    3.3.6 势能的计算  42-47
  3.4 本章小结  47-49
第4章查尔酮分子的CHARMM 力场优化  49-63
  4.1 引言  49-50
  4.2 计算方法  50
  4.3 结果及讨论  50-61
    4.3.1 几何构型的优化  50-53
    4.3.2 查尔酮的势能计算  53-61
  4.4 本章小结  61-63
结论  63-64
参考文献  64-72
致谢  72

查尔酮合成酶催化机理中的分子力场参数拟合

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