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手性分子螺旋结构与旋光性的理论研究

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曲阜师范大学研究生学位论文原创性说明

曲阜师范大学研究生学位论文使用授权书

第一章 前言

第一节 生物分子的手性特征

第二节 螺旋结构和旋光性的定义

第三节 本文的主要的研究工作及其意义

第二章 螺旋理论

第一节 旋光理论的发展

第二节 螺旋理沦的要点及意义

第三节 影响旋光度的因素

第三章 本文采用的量子计算方法

第四章 旋光度与手性原子及其相连原子的电荷,及其间形成键角的关系

第一节 引言

第二节 计算细节和理论依据

第三节 结果与分析讨论

第四节 结论

第五章 对丙氨酸的中性态,带正电荷体和带负电荷体的旋光度的研究

第一节 引言

第二节 理论和详细计算

第三节 结果与讨论

第四节 结论

第六章 具有不对称结构的丙酰胺氨基酸的手性原子对分子旋光度的影响

第一节 引言

第二节 计算方法

第三节 结果与讨论

第四节 结论

参考文献

硕士期间完成的论文

致谢

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摘要

许多生物小分子大都具有手性的,文中以理论化学计算的方法研究了其手性构型结构、手性原子及其相连原子带的电荷和旋光性的关系。
  物质的结构决定其性质,因此旋光性和结构必然有着密不可分的联系,螺旋理论指出:旋光性和结构有着直接的联系,螺旋结构才是引起旋光性的原因,并通过大量事实证明了这一点,如螺旋的铜丝虽然它没有手性碳原子但也具有旋光性。
  本文在继承了螺旋理论的基础上进一步探讨了手性原子及其相连的原子所带的电荷和旋光性的关系,其中手性原子带的电荷和旋光度的关系有了初步的认识,并且从计算出的数据有很好的一致性。因为物质构成的原子电荷排布导致了物质不同的结构,因此从电荷角度考虑对旋光性的影响,进一步从电子角度揭开引起旋光性神秘面纱,深入了解其真正的本质。
  在螺旋理论的基础上,以密度泛函理论,在B3LYP/6-311++G(d,p)和B3LYP/6-311++G(2d,2p)计算水平上,研究了2-五醇的旋光度和手性原子及其相连原子所带电荷之间的关系。通过优化计算,得到了六种2-五醇的稳定构型和它们的旋光度,并根据假设做了讨论,但是旋光性有很多因素决定,因此少数实验数据定性讨沦。得出了手性原子带的电荷越正贡献就越大和键角及原子所带电荷越多对旋光度贡献就越大,但大部分实验数据还是可以说明一些问题的。
  优化了丙氨酸的中性态,带正电荷体和负电荷体的不同构象并算出其旋光度,讨论了激发态的旋光度,分别从构型,键角和电荷考虑了对旋光度的影响。得出了键角越大越有利于旋光度。
  在优化了八种具有两个具有不同手性碳原子的丙酰胺氨基酸构型,并得到其旋光度,讨论了不同手性碳原子对分子旋光度的贡献,得出了手性原子带的电荷越正贡献就越大。

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