星际媒介H_2NCH_2CN与H_2O反应中的H_2O分子偶合质子转移机理和氢隧道效应(英文)

H2NCH2CN+H2O→H2NCH2C(OH)NH是一个重要的反应,涉及到星际媒介中甘氨酸的形成,与早期地球上的氨基酸起源有关.如果没有考虑氢隧道效应,在MP2/6-311+G(d,p)级别上计算反应能垒是254.7kJ·mol-1,在星际媒介中该气相反应很难进行.在星际媒介冰颗粒表面上,水分子催化反应增强了该化学反应的活性.H2NCH2CN与(H2O)3反应中的两个水分子作为催化剂降低活化能77.5kJ·mol-1和活化自由能70.9kJ·mol-1,并且通过氢键桥协同传递质子.量子氢隧道对于该反应进行至关紧要,采用小弯曲隧道(SCT)近似和正则变分过渡态理论(CVT)方法研究.温度50K时,速率常数kSCT/CVT为1.86×10-23cm3·molecule-1·s-1,表明在星际媒介中通过质子隧道机理该反应容易进行.研究结果与地球上的氨基酸起源于地球本身物质的观点相一致.

在星际媒介中合成H_2NCH_2CN分子的理论研究(英文)

在早期地球原始化学生命起源过程中,氨基酸是重要的必需的生物化合物,生成肽和蛋白.为了探究一个可能的新的氨基酸起源,采用密度泛函理论(B3LYP)在6-311++G(d,p)基组水平上研究了在星际媒介条件下在气相中和在模拟的冰颗粒表面上的化学反应:CH2NH分子和两个异构体分子HNC/HCN通过Strecker合成生成H2NCH2CN(氨基乙氰,一个重要的苷氨基酸前置分子).在研究体系中,CH2NH、HCN、HNC和H2O分子存在于星际密集分子云中,且早于地球广泛存在.研究证明,这些分子之间在星际媒介条件下和在冰颗粒表面上通过Strecker合成路线很容易生成H2NCH2CN.所以,H2NCH2CN分子在宇宙的星际密集分子云中是广泛存在的.还讨论了H2NCH2CN分子在新的氨基酸起源中所起的作用,以及在通过“原始汤”生命起源理论解析早期地球生命起源中可能所起的作用.