氨基酸、二肽的晶体结构和振动光谱的理论研究

摘要

氨基酸是人体中蛋白质的基本构成单元，研究其结构和性质等对于探索生命过程具有重要的意义。短肽是一类十分重要的生物小分子，掌握短肽低能构象的稳定性有利于人们正确认识短肽分子与受体之间的相互作用，为药物的设计提供合理的模板结构。目前人们关于短肽分子结构的数据主要来源于N M R和其它一些实验数据，辅佐于理论模拟。用于研究短肽分子构象的理论方法有量子化学从头算和分子场方法两大类。量子化学从头算方法精度高、可信度好，可适用于氨基酸和短肽分子体系。 量子化学的应用领域正在逐渐扩大，其为实验研究提供合理的简化模型和理论预测的能力体现得日趋明显，对一些现阶段实验上难以解决的问题往往可以给出新颖的借鉴。它的发展及影响随着现代化学观点及其高级计算方法的不断出现而逐渐加强。本论文从实验入手，培养出氨基酸和二肽晶体，测出相关数据，再结合理论方法研究分子的结构和振动频率及其对应的振动模式。 全文包括四章。第一章介绍了氨基酸和二肽的研究现状，与本文研究相关的各种量子化学计算方法和红外振动光谱理论，以及本文的主要工作和意义。第二章、第三章在测定甘氨酸和丙氨酸单晶结构和红外光谱的基础上，利用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法分别在6—311++G**和6～311G**基组水平上对甘氨酸、丙氨酸几何构型和红外光谱分别进行了优化和计算，给出了各种频率所对应的红外强度，并对光谱进行指认。最后得到了在研究氨基酸类物质的几何参数和振动频率方面的有效理论方法。第四章，通过简便方法合成了甘氨酰甘氨酸并得到其晶体，测定了其晶体结构和红外光谱，利用研究氨基酸的方法对甘氨酰甘氨酸的结构和红外光谱进行了优化和计算，得到了各种频率所对应的红外强度，并对光谱进行了指认，也达到了预期的效果。 本论文的创新点如下： 1．论文是从实验入手，通过培养晶体、测出甘氨酸、丙氨酸和甘氨酰甘氨酸的晶体结构参数和红外光谱数据获得第一手资料。 2．论文采用量子化学计算方法分别在6-311++G**和6-311G**基组水平上对氨基酸和二肽分子进行优化和计算，对得到的理论数据和实验数据进行分析比较，从中找到在研究氨基酸和短肽类物质的几何参数和振动频率方面的有效理论方法，对进一步研究多肽和蛋白质的结构和性质有重要的理论意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章序言

1.有关氨基酸和二肽的研究进展

2.研究依据和理论基础

2.1量子化学计算方法简介

2.2红外振动光谱理论简介

2.3红外光谱

3.本文的主要工作及其意义

第二章甘氨酸晶体结构和振动频率的密度泛函方法研究

1.引言

2.实验与计算方法

2.1甘氨酸单晶的制备及晶体结构的测定

2.2计算方法

3.结果和讨论

3.1晶体结构和几何参数

3.2甘氨酸的结构优化

3.3振动频率

4.结论

第三章丙氨酸晶体结构和振动频率的密度泛函方法研究

1.引言

2.实验与计算方法

2.1丙氨酸晶体的制备及结构测定

2.2计算方法

3.结果和讨论

3.1晶体结构和几何参数

3.2振动频率

4.结论

第四章甘氨酰甘氨酸晶体结构和振动频率的密度泛函方法研究

1.引言

2.实验部分

2.1甘氨酰甘氨酸的合成方法

2.2甘氨酰甘氨酸晶体结构测定与红外光谱测定

3.计算方法

4.结果与讨论

4.1甘氨酰甘氨酸的合成

4.2甘氨酰甘氨酸的晶体结构

4.3振动光谱分析

5.结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间完成的论文