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文檔簡介
1、計算化學是理論化學的執(zhí)行者,又稱計算機虛擬化學實驗,它不僅可以驗證理論模型,還可以幫助科研人員理解、預測和發(fā)現(xiàn)新的化學現(xiàn)象和物理本質(zhì)。計算化學的內(nèi)容主要包括基于量子力學的量子化學計算和基于統(tǒng)計力學的分子模擬技術。本文主要應用計算化學中常見的計算模擬技術對化學和生命科學領域的若干問題進行了初步研究:一方面,利用量子化學計算研究了α,β-不飽和酯的選擇性親核取代可能的反應機理;另一方面,運用分子模擬的技術對基于IgG結(jié)構(gòu)的吸附劑分子進行了初
2、步設計。
2-氰基-3-甲硫基-3-(4-氯芐胺基)-丙烯酸乙氧乙酯是一種植物光合作用抑制劑,具有一定的除草活性。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),用CH3OH/CH3ONa做親核試劑,在不同的溫度下會得到兩種不同的產(chǎn)物,并且它們的除草活性差別比較大,清楚的認識上述反應機理對合理調(diào)節(jié)反應條件得到高除草活性的目標分子至關重要。免疫球蛋白分子G(Immunoglobulin G,IgG)在人體生理活動中扮演著十分重要的角色,一方面它可以被制造成單克
3、隆抗體,用作醫(yī)學診斷和疾病治療;另一方面它還扮演著清除人體入侵物,維護人體健康的角色,但是有時也會出現(xiàn)一些意外,如,在自身免疫性疾病中,抗體常常會損害人類自身。單克隆抗體制備過程中的關鍵步驟是抗體純化,約占其制備消費支出的50-80%;在自身免疫性疾病的治療方案中有一種免疫吸附療法,其原理是利用免疫吸附劑對血液中有毒、有害物質(zhì)的特異性吸附作用以達到去除血液中的致病物質(zhì),凈化血液的治療目的。上述兩個過程都涉及怎樣從溶液或血漿中提取IgG的
4、問題,一個比較巧妙的方法是讓含有IgG的溶液或血漿通過固定有其配體分子的色譜柱,利用IgG分子與該配體分子的特異性的結(jié)合作用,把IgG分子“釣出來”,這種方案又稱親合層析法。那么準確的捕捉IgG與其配體分子特異性結(jié)合的信息,并由此進行吸附劑分子的合理設計是十分的關鍵。
本文研究結(jié)果和結(jié)論如下:
1.應用密度泛函理論結(jié)合過渡態(tài)理論對CH3OH/CH3ONa與2-氰基-3-甲硫基-3-(4-氯芐胺基)-丙烯酸乙氧
5、乙酯的親核取代反應機理進行了初步研究。研究發(fā)現(xiàn)該α,β-不飽和酯烯基碳的反應產(chǎn)物:2-氰基-3-乙氧基-3-(4-氯芐氨基)-丙烯酸乙氧乙酯在熱力學和動力學上都是優(yōu)勢產(chǎn)物。溫度較低時,由于能壘較高(13.22 kcal/mol),羰基碳不反應;隨溫度升高,該能壘被越過,羰基碳也發(fā)生反應生成產(chǎn)物:2-氰基-3-乙氧基-3-(4-氯芐氨基)-丙烯酸乙酯。但在熱力學上,羰基碳的反應自由能差△G=-3.52 kcal/mol,遠大于烯基碳的△G
6、=-27.82kcal/mol,故烯基碳為優(yōu)勢產(chǎn)物;動力學上,速控步上羰基碳的能壘要比烯基碳高出7.27 kcal/mol,根據(jù)質(zhì)量作用定理和過渡態(tài)理論可知羰基碳的產(chǎn)物遠小于烯基碳位點的反應產(chǎn)物。
2.應用基于分子力學的分子動力學模擬和分子對接技術對IgG分子的吸附劑的合理設計進行了初步探討。利用分子動力學模擬得到了IgG-Protein A和IgG-A2P復合物的不同構(gòu)象,分析了兩種復合物間的相互作用信息,找到了起特異性
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