天冬酰胺和天冬氨酸在氣相和溶液中的結(jié)構(gòu)和性質(zhì).pdf

1、本論文的主要內(nèi)容是氨基酸在氣相和溶液中的構(gòu)型和性質(zhì)的研究。隨著相關(guān)理論和計(jì)算方法的飛速發(fā)展，基于第一性原理的密度泛函理論被廣泛的應(yīng)用在量子化學(xué)、生物化學(xué)以及材料科學(xué)等領(lǐng)域。作為蛋白質(zhì)的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，氨基酸的構(gòu)象行為決定著蛋白質(zhì)和多肽的眾多功能特征，引起了人們廣泛的研究興趣。在本論文中，我們對天冬酰胺和天冬氨酸在氣相和溶液中的穩(wěn)定構(gòu)型進(jìn)行了系統(tǒng)而全面的尋找，并研究了其穩(wěn)定構(gòu)型的幾何結(jié)構(gòu)、紅外光譜、構(gòu)型分布、分子內(nèi)相互作用、電離能、電子

2、親合能、質(zhì)子化和去質(zhì)子化過程等相關(guān)性質(zhì)。我們還利用三個(gè)溶劑模型研究了溶液在穩(wěn)定天冬氨酸雙電性構(gòu)型中的作用。 第一章中我們概述了幾種量子化學(xué)計(jì)算的理論和方法，如Hartree-Fork理論、半經(jīng)驗(yàn)方法、密度泛函理論、微擾理論和耦合簇方法。我們還介紹了論文中使用的三種溶液模型：離散模型、自洽反應(yīng)場模型和混和模型。在本章最后，我們介紹了本文使用的三個(gè)量子化學(xué)軟件包和本文的研究目的。 第二章中我們使用從頭算方法和密度泛函理論對天

3、冬酰胺在氣相中的穩(wěn)定構(gòu)型進(jìn)行了系統(tǒng)的尋找。天冬酰胺由于有一個(gè)附加的酰胺基團(tuán)，所以分子內(nèi)部形成的氫鍵很復(fù)雜，眾多類型的氫鍵可以在一個(gè)構(gòu)型中共存。氫鍵特別是兩種聯(lián)氫鍵的存在可以大大提高天冬酰胺構(gòu)型的穩(wěn)定性，同時(shí)也強(qiáng)烈影響天冬酰胺的其它性質(zhì)。我們使用AIM理論對天冬酰胺的分子內(nèi)相互作用進(jìn)行了研究。 在第三章中我們對天冬氨酸氣相中的構(gòu)型勢能面進(jìn)行了系統(tǒng)的探測，并研究了其相關(guān)性質(zhì)，如幾何結(jié)構(gòu)、紅外光譜、構(gòu)型分布、電離能和電子親合能。我們解

4、釋了天冬氨酸垂直電離能產(chǎn)生構(gòu)型依賴性的原因。我們還對天冬氨酸的質(zhì)子化過程進(jìn)行了研究，并計(jì)算了相關(guān)的熱力學(xué)數(shù)值。 第四章中重點(diǎn)研究天冬氨酸在水溶液中的性質(zhì)。我們使用自洽反應(yīng)場模型對天冬氨酸水溶液中的雙電性構(gòu)型進(jìn)行了系統(tǒng)的尋找，研究了水溶液中天冬氨酸構(gòu)型的電離能、電子親合能以及紅外光譜等性質(zhì)，并與氣相中的結(jié)果進(jìn)行了對比。我們還使用了離散模型和混和模型來研究近程和遠(yuǎn)程溶劑效應(yīng)對穩(wěn)定天冬氨酸雙電性構(gòu)型的作用。 第五章中我們主要研