应用原子-键电负性均衡方法预测超氧化物歧化酶催化反应的活性部位

应用原子-键电负性均衡方法计算了超氧化物歧化酶的电荷分布和Fukui函数.结果表明,超氧化物歧化酶活性中心与超氧阴离子自由基作用时,金属离子电荷转移在0.1e～0.3e之间,而配体原子等的电荷转移却很小;同时金属离子的Fukui函数大于配位原子的Fukui函数.超氧化物歧化酶活性中心与抑制剂作用失活后,金属离子的Fukui函数小于抑制剂中配位原子的Fukui函数.电荷转移和Fukui函数表明,Mn,Fe和Cu离子分别是含锰、铁和铜锌超氧化物歧化酶的活性中心部位,该预测不仅与量子化学理论计算一致,而且与实验现象相吻合.

小分子配位对血红素活性影响的原子-键电负性均衡方法研究

应用原子-键电负性均衡方法,计算了血红素与小分子的配位络合物的电荷分布和Fukui函数.血红素与氧、水、一氧化碳和一氧化氮结合时,铁离子电荷转移到配体原子上.活性中心铁离子的Fukui函数均大于氧和水配体中的配位氧原子,而小于一氧化碳和一氧化氮配体中的配位碳和配位氮原子的Fukui函数.从Fukui函数可以得出,一氧化碳和一氧化氮很难从它们与活性中心血红素结合的配位络合物中解离出来,而氧和水易于从它们与血红素结合的配位络合物中解离出来,进而,血红素可以再与其它配体结合.血红素与KCN和NaN3抑制剂作用时,铁离子的Fukui函数均小于与其配位的碳和氮原子,表明在过氧化氢酶中血红素的活性作用减弱或被抑制.

原子-键电负性均衡方法融合进分子力场(ABEEM/MM)应用于蛋白质分子(Crambin)模拟

建立应用于多肽和蛋白质模拟的ABEEM/MM浮动电荷力场.利用该模型和参数,对实际蛋白质分子Cramb in(植物种子中的一种小的蛋白质)进行模拟,得到了满意的结果,为其更广泛的应用开辟了道路.

应用原子键电负性均衡方法σπ模型研究顺式丙烯酸的分子内氢键和构象

在密度泛函理论框架下发展的原子键电负性均衡方法σπ模型(ABEEMσπ),在探讨有机分子体系的结构和性质等方面取得了令人满意的成果.本文利用该模型计算了顺式丙烯酸不同构象的氢键值.根据氢键能与构象稳定性的关系,预测并解释了构象的稳定性,并与从头计算结果相比较,取得了很好的一致性.

应用原子-键电负性均衡方法计算镉(Ⅱ)配合物的电荷分布

在以密度泛函理论和电负性均衡原理为基础的原子-键电负性均衡方法的σ-π模型（ABEEMσ-π）中,利用最小二乘法并结合自编程序,通过大量的量子化学计算拟合确定了氢、氮、氧、硫、氯以及镉（Ⅱ）等各种类型的原子及相关化学键区域的ABEEMσ-π参数.将这些参数应用到研究镉（Ⅱ）配合物的电荷分布,结果显示由ABEEMσ-π模型计算的电荷分布与量子化学计算结果有很好的一致性,线性相关系数在0.93~0.99之间.进一步验证了ABEEMσ-π模型的合理性和可靠性,发展了该模型在第五周期过渡金属中的应用.

原子-键电负性均衡方法参数的确定与探讨

原子-键电负性均衡方法(ABEEM)是以密度泛函理论(DFT)和电负性均衡原理为基础发展而来,它明确地考虑了化学键是不引入任何实验数据的带纯理论性和计算的方法.使用统一标准并具有代表性和全面性地选择了200多个模型分子,利用可得到较准确结构的MP2/6-31G 优化结构,HF/STO-3G单点计算得到Mulliken重叠布居,再用最小二乘法拟合得到许多主族元素在分子体系中的诸原子(包括单、双和叁键等不同成键状态)和化学键的ABEEM参数.所得到的原子的价态电负性可与已提出的其他电负性标度相比拟,计算CO得到的电荷负端为C(与从头计算的结果相反),结果与实验相符,且原子电荷的正负不完全由原子电负性决定.

含镍超氧化物歧化酶反应活性的原子-键电负性均衡方法预测研究

应用原子-键电负性均衡方法,计算了含镍超氧化物歧化酶活性中心原子的电荷分布和Fukui函数.结果表明,超氧化物歧化酶活性中心与超氧阴离子自由基作用时,金属离子电荷转移约为0.15 e,而配体原子的电荷转移却很小;同时金属离子的Fukui函数大于配位原子的Fukui函数.电荷转移和Fukui函数计算结果表明,金属离子是含镍超氧化物歧化酶活性中心,该预测与量子化学理论计算一致.

应用ABEEM/MM模型研究甘氨酸与水的氢键作用

应用原子-键电负性均衡方法中的浮动电荷分子力场(ABEEM/MM),我们构建了1个新的甘氨酸(Glycine)-水势能函数,并将其应用到甘氨酸与水组成的二聚体的研究中.首先研究了甘氨酸单体的几何构型,构型结果与可获得的实验数据显示了很好的一致性;根据对甘氨酸中氮原子和氧原子的孤对电子电荷分布的ABEEM/MM方法分析,可以解释水与作用点形成氢键的强弱;进而研究了甘氨酸与1个水作用的结合能,ABEEM/MM模型与从头计算方法得到的结果显示了很好的一致性.表明我们势能函数的合理性以及参数的正确性.

应用ABEEMσπ模型研究氨基酸和多肽分子的电荷分布

在密度泛函理论和电负性均衡原理的理论框架下 ,发展了直接用于计算原子及键电荷分布的原子 键电负性均衡方法的σπ模型 ,本文应用此模型计算了氨基酸和一些较大多肽分子的电荷分布 .

应用ABEEM/MM模型研究水分子团簇(H_2O)_n(n=11～16)的性质

应用ABEEM/MM模型计算了较大的水分子团簇(H2O)n(n=11￣16)的各种性质,如:优化的几何构型,氢键个数,结合能,稳定性,ABEEM电荷分布,偶极矩,以及结构参数、平均氢键个数和强度,增加的团簇结合能等.结果表明,从立方体结构到笼状结构的过渡出现在n=12的水分子团簇中,随着类似于笼状结构特点的不断增强,五元环的富集程度有所增加.

应用ABEEM模型计算铁(Ⅱ)配合物的电荷分布

以密度泛函理论和电负性均衡原理为基础,在原子-键电负性均衡模型中,利用最小二乘法,并结合自编程序,拟合确定了氢、碳、氮、硫以及铁(Ⅱ)等各种类型的原子及相关化学键区域的参数.利用上述参数计算了一些铁(Ⅱ)配合物的电荷分布,计算结果可以和从头算结果很好地相关联.

应用ABEEM／MM力场模型研究水分子团簇(H2O)n(n=7～35)的性质

应用ABEEM/MM模型研究和计算了水分子团簇(H2O)n(n=7～35)的各种性质,如:优化的几何构型,氢键个数,结合能,稳定性,ABEEM电荷分布,偶极矩,以及结构参数、平均氢键个数和强度、团簇的递增结合能等,并描述了六聚水区域中所反映的从二维结构(从二聚水到五聚水)到三维结构(n>6的水分子团簇)的过渡,又进一步地预测了从立方体结构到笼状结构的过渡出现在n=12的水分子团簇中,随着类似于笼状结构特点的不断增强,五元环的富集程度有所增加.以上研究不仅系统研究和分析了水团簇的各种性质,而且对比Abini-tio研究和实验结果,进一步验证了ABEEM/MM模型的合理性以及参数的正确性和可转移性.

ABEEM_(σπ)和OPLS-AA力场对蛋白质G_A88/G_B88的分子动力学模拟

将原子与键电负性均衡方法融入分子力学方法,即利用ABEEMσπ浮动电荷力场与ABEEM-7P水模型相结合的方法及OPLS-AA固定电荷力场方法,对GA88和GB88蛋白进行了水溶液(温度295 K)和真空中的分子动力学模拟.比较两种方法得到的两个蛋白质的结构与实验结构的均方根偏差,分析了两种方法得到的两个蛋白质的回旋半径、氢键分布、径向分布及电荷分布情况.结果表明,ABEEMσπ和OPLS-AA力场均能正确模拟蛋白质结构,得到的各项偏差值接近,但从各偏差的波动大小可见,ABEEMσπ力场的模拟更稳定;回旋半径模拟很好地体现了蛋白质的'电致紧缩'现象;氢键分布、径向分布及电荷分布表明,与OPLS-AA固定电荷力场相比,ABEEMσπ浮动电荷力场能更好地体现蛋白质和周围水分子的极化效应.

利用浮动电荷力场对N-甲基乙酰胺水溶液的分子动力学模拟

利用原子键电负性均衡结合分子力场方法(ABEEM/MM)对N-甲基乙酰胺(NMA)分子的水溶液体系进行了分子动力学模拟.与经典的力场模型相比,该方法中的静电势包含了分子内和分子间的静电极化作用,以及分子内电荷转移影响,同时加入了化学键等非原子中心电荷位点,合理体现了分子中的电荷分布.相对其它极化力场模型,该模型具有计算量较小的特点.在该模型下对NMA纯溶液和其水溶液体系进行了分子动力学模拟,得到的径向分布函数、汽化热和偶极矩等物理量与实验值和其它极化力场方法符合很好,合理描述了溶质与溶剂之间的静电极化和分子内的电荷转移.

ABEEMσπ／MM力场模型下的多肽构象

在ABEEM/MM蛋白质浮动电荷力场模型的基础上,加入孤对电子和π电荷位点,从而能够体现多肽和蛋白质分子中一些重要的各向异性极化性质,允许非化学键方向的电子转移和极化.利用从头计算数据拟合模型相关参数.计算得到的小分子团簇结合能、偶极矩、氢键键长等性质与从头计算结果符合很好.该经典极化模型力场能够重复量子场下丙氨酸二肽、丙氨酸四肽、甘氨酸三肽的各稳定构象,其稳定性顺序与精密从头计算结果相一致,其结构和能量性质较以往模型有一定提高,并优于其他力场模型.

应用ABEEMσπ模型快速计算分子静电势

分子静电势是量子化学的理论指标,可以用来判断分子的某些性质,尤其是分子的反应活性.由于静电势由分子本身的性质决定,不同分子在其周围空间各点产生的静电势不同,因此可以采用静电势来描述分子本身的性质.建立了一种新的快速计算分子静电势的方法,并以HF、H2O、NH3和CH4小分子为例计算了他们的静电势.其中的电荷采用原子-键电负性均衡方法σπ模型(ABEEMσπ)计算的结果,结构由MP2/6-311++G(d,p)方法优化所得.基于杨等人建立的内禀特征轮廓理论,绘制了相应的分子静电势分布图.结果与从头算符合得很好,为大分子静电势的计算打下基础.

DFT和ABEEM方法研究HIV-1 PR活化位点的化学性质

应用密度泛函理论计算并研究了HIV-1 PR活化位点的硬度、软度、化学势和电负性,分析了酶-水络合物、酶-抑制剂络合物及酶-抑制剂-水络合物的性质.在密度泛函方法研究的基础上,应用原子-键电负性均衡方法(ABEEM)计算研究了活化位点的电荷分布和Fukui函数值,分析了活化位点的化学性质,本研究也支持HIV-1PR的水解反应应有水分子的参与.

HIV-1病毒中NCp7锌指区域和配体的电荷分布研究

采用B3LYP/6-311++G(d,p)方法,优化了4个锌指蛋白分子和31个模型分子的几何构型,使用HF/STO-3G计算了优化后体系的Mulliken电荷分布.使用线性回归和最小二乘法,拟合确定了ABEEMσπ参数(包括参考电荷,价态电负性和价态硬度).使用ABEEMσπ参数,计算获得了4个锌指蛋白和11个配体的电荷分布.ABEEMσπ方法所计算的电荷分布与从头计算方法的线性相关方程斜率k接近1.000,截距b接近于0.000,线性相关系数R在0.943 4以上.由此可见,ABEEMσπ方法与从头计算方法相比有很好的一致性.验证了笔者所拟合的ABEEMσπ参数是合理的和可转移的,可应用于类似体系的电荷分布的计算.

利用ABEEM/MM模型对气态丝氨酸和苏氨酸残基二肽分子构象的研究

应用ABEEM/MM浮动电荷模型(原子-键电负性均衡方法融合进分子力场)对气态丝氨酸和苏氨酸残基二肽分子构象进行了初步的研究,与经典的力场模型相比,该方法中的静电势包含了分子内和分子间的静电极化作用,以及分子内电荷转移影响,同时加入了化学键等非原子中心电荷位点,合理的体现了分子中的电荷分布。相对其他极化力场模型,该模型具有计算量较小的特点。结果表明:我们模型计算的两种二肽分子的构象能和关键二面角结构与从头计算结果符合得很好,优于其他力场模型。

应用ABEEM/MM力场探究Na^+与氮-甲基乙酰胺及水的相互作用

应用量子化学方法 MP2/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-31+G(d,p)和原子-键电负性均衡浮动电荷分子力场(ABEEM/MM),对[Na(H_2O)n]+(n=3～8),[Na(NMA)n]+(n=3～8)和[Na(NMA)n(H_2O)m]+(n+m=4,6)(NMA=氮-甲基乙酰胺)体系的结构、结合能和电荷分布进行研究.在计算结果的基础上,构建上述体系的ABEEM/MM可极化势能函数,优选并确定相关参数.结果表明,ABEEM/MM的计算结果与量子化学的计算结果相符:Na+与配体间距离的平均绝对偏差(AAD)小于0. 007 nm,相对均方根偏差(RRMSD)小于3. 5%,夹角的AAD小于2. 4°,RRMSD小于2. 0%,结合能的AAD小于8. 9 k J/mol,RRMSD小于12. 4%;ABEEM/MM电荷分布与量子力学(QM)电荷分布的线性相关系数在0. 97以上.