马来酸酯类化合物结构与抑菌活性密度泛函理论研究
青蒿素及其衍生物抗疟活性的密度泛函理论研究
青蒿素及其衍生物抗疟活性的密度泛函理论研究刘靖丽;郭勇【摘要】In order to study the relationship between the structure and antimalarial activity of artemisinin and its derivatives, the density functional theory (DFT) B3LYP method with 6-31G* as a basis set was used to optimize the structure of artemisinin, dihydroartemisinin, artemether and artesunate.The properties of the artemisinin and its derivatives have been discussed in detail based on their molecular structures, NBO charges and the energies of the frontier molecular orbitals.The results showed that the endoperoxy bridge is likely the most active site and essential for antimalarial activity of artemisinin and its derivatives.The more negative charge of O17 and O20, the lower enengy of ΔE(LUMO-HOMO) and the higher energy of EHOMOresulted in the stronger antimalarial activity of the compounds.It was revealed that the antimalarial activity of the compounds goes along with the order:artemisinin<dihydroartemisinin<artemether<artesunate.The calculated results were in good agreement with the antimalarial activity validated by clinical examinations.%为了深入研究青蒿素及其衍生物的抗疟活性和分子结构之间的关系,运用密度泛函理论B3LYP方法,以6-31G*为基组对青蒿素及其衍生物二氢青蒿素、蒿甲醚和青蒿琥酯进行了优化计算.从分子的几何构型、NBO电荷及前线轨道能等方面分析了青蒿素及其衍生物的抗疟活性与结构之间的关系.青蒿素及其衍生物结构中的过氧桥键是其抗疟作用的活性位,O17和O20带负电荷越多、ΔE(LUMO-HOMO)越低、EHOMO能级越高,分子的抗疟活性越强.结果表明,4种化合物的抗疟活性顺序为:青蒿素<二氢青蒿素<蒿甲醚<青蒿琥酯,与临床实验结果相吻合.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2017(028)001【总页数】5页(P87-91)【关键词】青蒿素;抗疟活性;密度泛函理论【作者】刘靖丽;郭勇【作者单位】陕西中医药大学药学院,陕西咸阳 712046;四川大学化学学院,四川成都 610064【正文语种】中文【中图分类】O641青蒿为菊科艾属一年生草本植物黄花蒿,性寒,味苦、辛,归肝、胆经,具有清热解暑、除蒸、截疟之功效,青蒿自古以来就被用于发热和疟疾的治疗[1].上世纪70年代,屠呦呦等从青蒿中分离出一种具有抗疟活性的倍半萜内酯化合物,命名为青蒿素(artemisinin).通过化学反应、光谱数据和X射线单晶衍射方法证明青蒿素结构中含有独特的过氧桥键[2-3].后来人们对青蒿素化学结构进行了改造,以青蒿素母体为基础,在青蒿素的碳氧双键上加上不同基团,合成了二氢青蒿素(dihydroartemisinin)、蒿甲醚(artemether)和青蒿琥酯(artesunate)等衍生物[4-6].实验表明[4],二氢青蒿素的活性比青蒿素高1倍,但不稳定,易分解.脂溶性的蒿甲醚也具有抗疟活性,其活性高于青蒿素,现已应用于临床.青蒿琥酯是目前唯一有效的青蒿素水溶性衍生物,是经我国卫生部批准上市用于抗疟的一类新药[6].近年来的相关研究表明[7-9],青蒿素除具有抗疟疾作用外,在心血管疾病、抗肿瘤、免疫调节等多方面具重要的药理作用和潜在的应用价值.但是有关其结构和活性关系的理论研究甚少,本文中我们利用密度泛函(DFT)方法对上述4个目标化合物进行研究,试图从微观层次上阐明其结构与活性之间的关系,为设计和合成抗疟活性更强的青蒿素类药物分子提供有用的理论信息.运用DFT(B3LYP)方法,以6-31G*为基组对4个目标化合物青蒿素(1)、二氢青蒿素(2)、蒿甲醚(3)和青蒿琥酯(4)的几何构型进行全优化,得到4个目标化合物的最优几何结构,并在此基础上进行频率计算.结果显示,优化得到的结构均无虚频,说明我们得到的是能量极小结构.最后进行NBO(Natural Bond Orbital)电荷和分子前线轨道分析,所有的计算均由Gaussian 03程序完成[10].采用B3LYP/6-31G*方法对4个目标化合物的结构进行了几何全优化,获得了各个化合物的几何平衡构型,如图1所示.由此结构计算所得到的频率中没有虚频,说明理论计算几何结构为稳定结构,表1列出了计算所得的部分几何结构参数,并与青蒿素的晶体结构数据[3]进行了对比.从表1中可以看出,采用B3LYP/6-31G*方法计算所得4个目标化合物的结构参数与其母体化合物青蒿素的实验值[3]非常接近.由分子价键理论可知,键长越长,键能越小,键越容易断裂,反应活性越高.可见分子的键强度与键长有密切关系,所以我们可以通过判断键长来推断反应活性.正常的过氧键长为0.13 nm左右[11].4个目标化合物的过氧键长均大于0.13 nm,说明4个化合物中的过氧键比较容易断裂,从一定程度上反映出青蒿素及其衍生物的抗疟活性与过氧键有密切的关系.另外从二面角的数值可以看出,包括过氧键的七元环存在不同程度的扭曲,这种扭曲显然是由环与环之间不同程度的排斥所导致的.环己烷是一个椅式的稳定构象,六元环内酯是一个扭曲的椅式构象,理论计算结果与其母体青蒿素的晶体结构相吻合[3].在药理学中,当药物分子与受体相互作用时,必须通过两者之间电子的相互作用来进行.因此,药物分子的电荷分布对药物活性有重要的影响.分析药物分子内电荷分布可以揭示其与受体的作用位点.表2列出了4个目标化合物中起主要作用的C和O原子的NBO电荷.从表2中可以看出,4个目标化合物的电荷分布规律极为相似,除了青蒿琥酯.负电荷集中分布在5个O原子上,而正电荷则主要分布在与O原子相连的C上,由此分析O原子主要与受体的正电性区域相作用,而C14、C2、C4及C5则与受体的负电性区域相作用.对青蒿素分子结构与其抗疟活性的构效关系研究表明过氧键是分子中的关键活性部位[12],有活性的青蒿素类似物,如果把过氧基-O-O-变成-O-、-O-C-O-都将失去活性[13].随后进一步研究证实,青蒿素与疟原虫体内的血红素作用时,中心原子Fe2+的空轨道可结合富电子的原子和基团[14].SHUKLA等[15]利用分子模拟方法将青蒿素与血红素进行对接研究,结果提示青蒿素的分子内过氧桥结构紧靠于血红素的中心铁原子上.因此,青蒿素在发挥抗疟活性时,主要以供电子为主,过氧桥键是此类分子的主要供电子区,过氧桥键的给电子能力直接影响化合物的抗疟活性.这一结论与程永浩等[16]通过半经验的MNDO方法研究青蒿素的电子结构与生物活性关系的计算结果一致.由此可见,过氧原子O17和O20所带的负电荷越多,青蒿素与血红素的相互作用越强,分子的抗疟活性越强.根据表2中的电荷分布推测4个目标化合物的抗疟活性顺序可能为:青蒿素<二氢青蒿素≤蒿甲醚<青蒿琥酯.电荷分布分析不够充分,还需要考虑分子的前线轨道.根据前线分子轨道理论,最高的电子占据轨道(HOMO)和最低的电子未占轨道(LUMO)在化学反应中起着主要作用,前线轨道往往与分子的生物活性有着直接的联系.因此,研究前线轨道的性质可以为确定活性部分以及探讨作用机制等提供重要信息.HOMO具有优先提供电子的重要作用,HOMO能级越高,该物质越易失去电子参与反应;LUMO具有优先接受电子的重要作用,LUMO能级越低,该物质越易得到电子参与反应[17-19].图2给出了4个目标化合物的HOMO轨道和LUMO轨道图,由图2可以看出4个化合物的HOMO成份主要集中在过氧桥键O17和O20原子上,另外C5、C2、C4、O15、O13原子也有贡献.进一步说明,青蒿素及其衍生物二氢青蒿素、蒿甲醚和青蒿琥酯在发挥抗疟活性时,均以供电子为主,过氧桥键是决定其抗疟活性的关键几何结构.表3分别列出了4个目标化合物的前线轨道能级数据,表中ΔE(LUMO-HOMO)为最高占据轨道能量EHOMO与最低未占据轨道能量ELUMO的能级差.ΔE(LUMO-HOMO)的大小反映了电子从最高占据轨道向最低空轨道跃迁需要的能量大小,能级差越小,电子越容易被激发,与电子得失相关的反应活性越强.对于4个目标化合物来说,ΔE(LUMO-HOMO)越小,过氧桥键的氧原子越容易给出电子,抗疟活性越强.由表3ΔE的大小可以得出4个化合物的抗疟活性顺序为:青蒿素<二氢青蒿素<蒿甲醚<青蒿琥酯,与前面电荷分布的分析结果一致.同时EHOMO能级越高,活性越高,由此得出的活性顺序为:青蒿素<二氢青蒿素<蒿甲醚<青蒿琥酯,与前面得到的活性顺序符合.无论是ΔE还是EHOMO,都表明4个目标化合物中,青蒿琥酯的活性是最强的,而二氢青蒿素与蒿甲醚的活性均高于青蒿素的抗疟活性.采用密度泛函理论B3LYP方法对青蒿素及其衍生物(二氢青蒿素、蒿甲醚和青蒿琥酯)分子进行了优化计算,得到了4个化合物的理论平衡几何结构,与其母体青蒿素的晶体结构吻合的较好.青蒿素及其衍生物的抗疟活性与其结构中的过氧键密切相关,从分子的几何结构、NBO电荷和前线轨道等方面分析了4个化合物的抗疟活性与结构的关系,结果表明,过氧桥键是其发挥抗疟活性的关键几何结构.从电子结构的角度对青蒿素及其衍生物抗疟活性的差异作出了合理的解释,为青蒿素及其衍生物的结构改造提供了理论指导.。
Pt(111)面和Pt14团簇上肉桂醛吸附及选择性加氢机理研究
Pt(111)面和Pt14团簇上肉桂醛吸附及选择性加氢机理研究罗伟;薛继龙;孟跃;钱梦丹;方镭;夏盛杰;倪哲明【摘要】利用密度泛函理论研究了Pt(111)面及Pt14团簇对肉桂醛(CAL)的吸附作用和不完全加氢的反应机理.分析吸附能结果表明,肉桂醛分子以C=O与C=C键协同吸附在Pt(111)面上的六角密积(Hcp)位最稳定,以C=C键吸附在Pt14团簇上最稳定,且在Pt14团簇上的吸附作用较Pt(111)面更强.由过渡态搜索并计算得到的反应能垒及反应热可知,肉桂醛在Pt(111)面和Pt14团簇上均较容易对C=O键加氢得到肉桂醇(COL).其中,优先加氢O原子为最佳反应路径,即Pt无论是平板还是团簇对肉桂醛加氢均有较好的选择性.同时发现,肉桂醛分子在Pt(111)面的加氢反应能垒较Pt14团簇上更低,即Pt的催化活性及对肉桂醛加氢产物选择性与其结构密切相关,其中,Pt(111)面对生成肉桂醇更加有利.【期刊名称】《燃料化学学报》【年(卷),期】2018(046)007【总页数】8页(P818-825)【关键词】肉桂醛;吸附;加氢;铂;催化;密度泛函理论【作者】罗伟;薛继龙;孟跃;钱梦丹;方镭;夏盛杰;倪哲明【作者单位】浙江工业大学化学工程学院,浙江杭州 310014;浙江工业大学化学工程学院,浙江杭州 310014;湖州师范学院生命科学学院,浙江湖州 313000;浙江工业大学化学工程学院,浙江杭州 310014;浙江工业大学化学工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学化学工程学院,浙江杭州 310014;浙江工业大学化学工程学院,浙江杭州 310014【正文语种】中文【中图分类】O641肉桂醛(CAL)大量存在于肉桂等植物体中,是含有一个苯环的α,β-不饱和醛,其多种加氢产物都是重要的化工原料和中间体[1,2],具有巨大的研究价值和经济潜力。
肉桂醇(COL)是水仙香精、玫瑰香精等一系列花香香料的重要原料,也常用于心脑血管药物合成[3-5]。
β-O-4型木质素二聚体模型化合物热解机理及产物选择性理论
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第12期·4436·化 工 进展β-O-4型木质素二聚体模型化合物热解机理及产物选择性理论樊荻,解新安,李璐,李雁,黎巍,魏星,孙娇(华南农业大学食品学院,广东 广州 510642)摘要:木质素作为含量仅次于纤维素的天然可再生资源,将其转化为高附加值的平台化合物具有重大的经济以及环境意义。
本文针对具有β-O-4典型连接方式的木质素二聚体模型化合物[2-甲氧基(2′-甲基-2′-苯基乙基)苯醚],利用密度泛函理论方法B3LYP ,在6-31G(d,p)基组水平上对其热解反应机理以及产物形成选择性进行理论研究,分析了二聚体中各化学键的解离能及Mulliken 布居数,设计并计算了8条后续可能反应路径的标准热力学参数。
研究结果表明,该木质素二聚体模型化合物的初次热裂解路径主要为C β—O 键均裂的反应;热解的主要产物是酚类化合物如苯、苯酚、邻苯二酚以及烃类化合物如烯烃等;其中路径1是热力学支持的最优路径,其能垒为44.73kJ/mol 。
关键词:木质素;β-O-4型二聚体;密度泛函理论;热解机理;产物选择性中图分类号:X7 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2017)12–4436–09 DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0553Theoretical study on pyrolysis and product selectivity of β-O-4 type lignindimer modelF AN Di ,XIE Xin’an ,LI Lu ,LI Yan ,LI Wei ,WEI Xing ,SUN Jiao(College of Food Science ,South China Agricultural University ,Guangzhou 510642,Guangdong ,China )Abstract: Lignin ,as the second most available cellulose in botanic field ,it is of great economic and environmental significance to convert it into targeted platform compounds. To understand the pyrolysis mechanism of lignin ,the 1-methoxy-2-(2-phenylpropoxy) benzene was selected as a lignin dimer model compound of β-O-4-linkage. The pyrolysis of this dimer was investigated using density functional theory B3LYP methods at 6-31G (d ,p )level. Eight possible pyrolysis pathways (mainly the homolytic cleavage of C —O bond) were proposed according to bond dissociation energies of lignin dimer model ,then the activation energies for each reaction pathway were calculated. The calculation results showed that the bond dissociation energy of C β—O was the lowest ,and that of O —CH 3 the second lowest. The order of all kinds of bond dissociation energy is C β—O <O —CH 3<C α—C β<C α—C γ<C aromatic —O <C α—C aromatic <C aromatic —OCH 3. It could be deduced that the dimer was mainly decomposed through the cleavage of the C β—O linkage. And major pyrolytic products of phenol and alkene compounds were formed in this process .Thus ,the optimum pathway1 can be determined based on its thermodynamic parameters and lowest energy barrier of 44.73kJ/mol.Key words :lignin ;β-O-4 linkage dimer ;density functional theory ;pyrolysis mechanism ;product selectivity第一作者:樊荻(1992—),女,硕士研究生。
Ziegler-Natta催化剂中各组分相互作用研究进展
Ziegler-Natta催化剂中各组分相互作用研究进展谢克锋;邹欣;张文学;高琳;朱博超;黄安平【摘要】综述了Ziegler-Natta催化剂中主催化剂TiCl4、载体MgCl2、给电子体和助催化剂三乙基铝之间的相互作用机理.首先揭示了TiCl4与给电子体的相互作用机理,其次探索了TiCl4在MgCl2表面的存在状态及吸附方式,探索了给电子体在MgCl2表面的存在状态及吸附方式,并对催化剂三种组分(主催化剂TiCl4、载体MgCl2、给电子体)相互作用机理进行了探讨.在此基础上,对助催化剂活化催化剂机理进行了讨论.总之,从分子尺寸解释了各组分在催化剂中的作用,揭示了Ziegler-Natta催化剂的微观机理,为催化剂性能的调控提供指导.%The mechanism of interaction between the components in Ziegler-Natta catalyst system were reviewed in this paper,which involve main catalyst TiCl4,supporterMgCl2,donor and cocatalyst AlEt3.The mechanism of the interaction between TiCl4 and donor was explored,the states and adsorptionof TiCl4 on MgCl2 were discussed as well as thoseof donor onMgCl2.Thecomponents in Ziegler-Natta catalyst,TiCl4,MgCl2 and donor,were explored in view of interaction mechanism. The mechanism of catalyst activated by cocatalyst AlEt3 was summarized based on above discussion. It outlines the progress in clarifying the roles of the compoments in Ziegler-Natta catalyst in molecular site scale and in revealing the micromechanism of the catalyst to offer guidance for improvement of the catalyst.【期刊名称】《合成树脂及塑料》【年(卷),期】2017(034)002【总页数】4页(P82-85)【关键词】齐格勒-纳塔催化剂;四氯化钛;氯化镁;给电子体;三乙基铝【作者】谢克锋;邹欣;张文学;高琳;朱博超;黄安平【作者单位】中国石油天然气股份有限公司兰州化工研究中心,甘肃省兰州市730060;中国石油天然气股份有限公司四川石化分公司,四川省成都市610000;中国石油天然气股份有限公司兰州化工研究中心,甘肃省兰州市730060;中国石油天然气股份有限公司兰州化工研究中心,甘肃省兰州市730060;中国石油天然气股份有限公司兰州化工研究中心,甘肃省兰州市730060;中国石油天然气股份有限公司兰州化工研究中心,甘肃省兰州市730060【正文语种】中文【中图分类】TQ316Ziegler Karl和Natta Giulio由于发现烯烃聚合催化剂获得了1963年诺贝尔化学奖,随后这类催化剂被命名为Ziegler-Natta催化剂,这个发现使聚合物化学领域发生了巨大的变化。
RTH结构分子筛酸性的密度泛函理论研究
催化 剂 易 于积炭 失 活[ 。R 1 的二 维八 元 环 分 子筛 , 是 由八 元 环 组 成 的 它
平 行 于 a 和c 二 维 孔 道 , 孔 道 大 小 分 别 为 轴 轴 其
划 项 目 ( . 0 0 ) 辽 宁 省 自 然 科 学 基 金 项 目 I R2 l 2 ; 1
( 01 2 引 ) 2 (1 ) ;辽 宁 省 教 育 厅 项 目 ( 0) A4 O, 2( 9 3
I2 02 1 01 ,3) 。
位 于 0 5 m ×0 2 m 的 孔 口处 , 3 于 R . 6n . 5n T位 TH 笼 的 内壁 ( 图 1所 示 ) 如 。尽 管实 验上 可 以利用 固体
核 磁共 振或 红外 光 谱 来 检 测 s 和 Al 子 的分 布 , i 原 但 是仍 无法 准确 定位 。实验方 法 的局 限性 及铝 分 布 问题 的重要 性 为化 学理论 计算 的应用 提供 了充 分 的
*通 讯 联 系人 。
机 会 , 化 学理论 计算 在研 究 各 个 独 立 T 位 置 被 范 而
从 结 构和 酸性 考 虑 , 与反 应 物 接 触 且 酸 性 较 强 的 B 0 se 易 rn td酸 位 点 在 A . ( ( 一S z Al— Ol( 一S , 1 一 ) H) i 和 。 H) i上 6
并且 这 两 个 酸 位 点 都 指 向 两 个八 元 环 孔 口。 关 键 词 : RTH; 酸 性 ; 分 子 筛 ; 密 度 泛 函 理 论 中 图 分 类 号 : 06 7 4 文 献 标 识 码 :A d i1 . 6 6 j is . 0 6 3 6 2 1 . 2 0 3 o :0 3 9 /.sn 1 0 — 9 X. 0 1 0 . 0
采用密度泛函理论中的B3LYP
采用密度泛函理论中的B3LYP/6-31G(d)的方法上研究C15H13N30S2和C16H14N2OS2优化几何构型、红外光谱、密立根布局分布、前线轨道、NBO。
计算所得C15H13N30S2和C16H14N2OS2优化几何构型中,其共有的与噻唑环上相连的苯环几何参数相差甚微,但噻唑环与取代基相连处相差较大,说明苯并噻唑取代基对几何构型的影响主要限于取代位附近。
B3LYP/6-31G(d)的方法计算的C15H13N30S2和C16H14N2OS2 红外振动光谱中,Gaussian 软件对振动频率进行归属和解析,为C15H13N30S2和C16H14N2OS2分子红外光谱实验测试提供理论参考。
在构型优化的基础上计算前线轨道能级,C15H13N30S2和C16H14N2OS2化合物能隙不同、其电子发生转移不同转移在吸收光的波长也不相同。
即苯并噻唑环连接不同取代基时,对能隙和电子吸收光的波长有一定影响。
因此,化合物所含取代基不同其前线轨道能量和电子吸收光的波长不同,即可以通过连接不同的取代基对分子进行改性,也可以通过改变化合物取代基来获取所需波长的材料,为该类材料合成提供理论指导。
自然键轨道分析显示了C15H13N30S2和C16H14N2OS2分子在外部微扰下电子都具有长程转移的特点。
整体分析结果可预知,在应用领域方面,被研究的两种化合物可能是一种很好的光电材料。
有机分子光电材料是光电材料的重要分支,可以用于制作有机发光二级管(OLED)[1-3]、有机场效应晶体管[4-5]、有机太阳能电池[6-7]等诸多光电器件,而这类材料发展的关键在于新型有机分子的研发。
有机分子光电材料按其分子结构分为:高分子聚合物和有机小分子化合物。
有机小分子化合物与高分子聚合物相比,具有分子结构明确、分子量固定、选择范围广、易于合成、结构设计多样性等优点[8]。
基于这类优点,使有机小分子在光电材料领域受到研究人员广泛关注。
功能化聚富马酸对苯二甲酸二环氧丁烷马来酸酯多孔支架的制备及性能研究
功能化聚富马酸对苯二甲酸二环氧丁烷马来酸酯多孔支架的制备及性能研究梁嘉辉;吕姿颖;谢阳芬;游正伟【期刊名称】《合成技术及应用》【年(卷),期】2018(33)2【摘要】具有良好力学性能以及生物活性等特性的三维多孔支架材料在组织工程及组织器官修复领域扮演着日益重要的角色.本文基于新型功能聚酯聚富马酸对苯二甲酸二环氧丁烷马来酸酯(PTFB-M),通过盐析法制备了多孔支架,通过扫描电镜(SEM)图像研究了其微观三维结构.利用差示扫描量热分析(DSC)和热重分析(TGA)研究了其热力学性能.同时对多孔支架进行了循环压缩测试.最后,对PTFB-M多孔支架化学键连接生长因子,并进行了生长因子缓释实验.【总页数】4页(P14-17)【作者】梁嘉辉;吕姿颖;谢阳芬;游正伟【作者单位】纤维材料改性国家重点实验室,东华大学材料科学与工程学院,上海201620;纤维材料改性国家重点实验室,东华大学材料科学与工程学院,上海201620;纤维材料改性国家重点实验室,东华大学材料科学与工程学院,上海201620;纤维材料改性国家重点实验室,东华大学材料科学与工程学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TQ322.2【相关文献】1.聚富马酸对苯二甲酸二环氧丁烷马来酸酯的r制备与表征 [J], 吕姿颖;游正伟2.聚马来酸二正丁酯/聚富马酸二正丁酯表观玻璃化转变温度的研究 [J], 刘晓燕;温晋嵩;孔淑香;刘超;陈晓锐;龚兴宇3.聚萜烯马来酸酐聚乙二醇酯高分子表面活性剂的制备及性能研究 [J], 闫鑫焱;饶小平;宋湛谦;商士斌4.二聚脂肪酸改性环氧丙烯酸酯树脂的制备及性能研究 [J], Lu Zhangyi;Wu Weidong;Fang Dawei;Nie Jun5.超支化聚(胺)酯基二茂铁/E-51环氧树脂复合材料的制备及性能 [J], 柴春鹏;王小辰;张雅;李国平;罗运军因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
四种白藜芦醇含氮衍生物的密度泛函理论计算
四种白藜芦醇含氮衍生物的密度泛函理论计算杨芳;王海峰【摘要】采用密度泛函理论(DFT)B3LYP-D3方法,对四种白藜芦醇含氮衍生物的分子结构、红外光谱、电子吸收光谱及抗氧化活性进行计算研究.计算结果表明,甲氨基更有利于增强衍生物分子结构中A,B苯环共平面性,扩大了分子的π共轭体系.四种化合物电子吸收光谱最大吸收峰具有电子的π-π*跃迁特征,在溶剂的作用下,λmax红移了15~17 nm,但随着溶剂极性的增大,λmax变化不明显.四种含氮衍生物电离能(IP)和能隙(Egap)均低于白藜芦醇,具有更好的抗氧化活性.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2019(047)005【总页数】4页(P84-87)【关键词】吸收光谱;密度泛函理论;白藜芦醇衍生物;抗氧化活性【作者】杨芳;王海峰【作者单位】四川旅游学院食品学院, 四川成都 610100;四川师范大学化学与材料科学学院, 四川成都 610066【正文语种】中文【中图分类】O64白藜芦醇(Resveratrol,Res)(图1)是一种广泛存在于葡萄、花生等多种植物中[1]的芪类化合物,它具有良好的抗氧化、抗炎、抗肿瘤、抗肿瘤、抗衰老等生物活性[2-3]。
随着人们对白藜芦醇及其衍生物的深入研究发现,通过对白藜芦醇分子结构进行修饰,引入不同的活性基团,可以获得选择性更好,生物活性更强的衍生物[4-5]。
图1 化合物的结构式Fig.1 The structure of compound 1,2,3,4,Res近些年来,Bin Sun等[6]在研究中发现,在白藜芦醇分子结构中引入氨基和烷氧基后的衍生物(图1,化合物2)比白藜芦醇具有更好的抗癌效果,具有潜在的应用价值,因此,本文选取四种白藜芦醇分子氨基化衍生物1、2、3、4(图1),对其分子结构、光谱和抗氧化性质进行量子化学理论计算,从分子水平上探讨氨基和烷氧基对白藜芦醇分子结构修饰后的影响,这对全面认识白藜芦醇衍生物的结构属性、构效关系研究具有重要意义[7]。
马来酸衍生物的合成及其凝胶性能的研究
第 5 期
辽
宁 石 油 源自化 工 大
学
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Vo I . 3 4 NO . 5
( ) ct .2 01 4
2 0 1 4年 1 0月
J ( ) URNAI OF I I A( ) NI NG S HI HUA UNI VERS I TY
文章编号 : 1 6 7 2 — 6 9 5 2 ( 2 0 1 4 ) 0 5 0 0 0 1 - 0 3
马 来 酸衍 生 物 的合成 及 其 凝胶 性 能 的研 究
周 哲 ,孙 建 峰 ,于 海 洋 ,于 芳 ,赖 君 玲 ,罗根 祥
( 辽宁石油化工大学化学与材料科学学 院 , 辽宁抚顺 1 1 3 0 0 1 )
摘 要 : 以马 来酸 酐和 十二 胺 为 原料 , 利 用 酸 酐 的氨 解 反 应 , 合 成 了马 来 酸 衍 生 物 , 这 种 衍 生物 是 同时 具 有 羧
Ab s t r a c t : I OW mo l e c u l a r — ma s s o r g a ni c g e l a t o r( I M O G ) N— oc t a d e c yl s u c c i ni c ac i d was s y nt he s i z e d f r o m s uc c i n i c a nh yd r i de a n d o c t ad e c y l a mi n e by r i ng ope n r e a c t i on.T he s t r u c t u r e of g e l a t o r wa s c o nf i r me d by 。 H NM R a n d 。 。 C N M R.T h e ge l a t i o n a — bi l i t y Wa S i ns pe c t e d by a t yp i c a l e xp e r i me nt i nc l udi ng he a t i ng — - c o ol i n g t O f or m g e l a n d i nv e r t i ng t he t e s t t ub e wi t hou t dc f o r ma — 1 t i on of t he ge 1 .The r e s ul t s i nd i c at e t h a t t he N oc t a de c yl c o t a de c y l a mi ne c a n f o r m t he or e t i c al or g a no ge l s i n d i f f er e nt or ga n i c s o l v e nt s .The s e l f a s s e mb l e i n t he o r ga no ge l wa s s t u di e d a nd a p r e l i mi na r y ge l a t i on me c h a ni s m wa s pr o po s e d . Ke y wo r ds: Sm a l l or ga n i c m ol e c u l e s ; Ge l ;Se l f as s e m bl y; H yd r o ge n bo ndi ng; M a l e i c a c i d d e r i v at i v e s
密度泛函理论在多酚抗氧化机制中的应用
密度泛函理论在多酚抗氧化机制中的应用作者:常瑞朱秋劲来源:《山地农业生物学报》2019年第02期摘要:天然多酚类化合物因富含酚羟基而具有优良自由基清除活性,其抗氧化活性的评价和作用机制解析备受人们关注。
基于实验的体内外抗氧化活性评价法不能很好的探究酚羟基在不同环境、不同基团修饰、不同活性氧粒子情况下的抗氧化机制。
多酚化合物分子结构与抗氧化效果间的关系依然困扰着人们,限制着对多酚的理性设计和深度利用。
量子化学中的密度泛函理论是一种处理多电子体系的理论方法,广泛用于化学反应过程的模拟计算,在合适的理论水平下拟合实验结果良好,目前已成为研究天然产物反应活性的有力工具。
通过总结密度泛函理论近年来其在多酚化合物抗氧化研究中的应用,为更好理解和应用多酚类化合物提供一定参考。
关键词:密度泛函理论;多酚;黄酮;抗氧化机制;计算中图分类号:TS201.2文献标识码:A文章编号:1008-0457(2019)02-0052-09 ; ; 国际DOI编码:10.15958/ki.sdnyswxb.2019.02.010Abstract:Natural polyphenolic compounds have excellent free radical scavenging activity due to their rich phenolic hydroxyl groups. The evaluation of antioxidant activity and related mechanism have attracted much attention. Evaluation of antioxidant activity based on the experiment in vitro and in vivo may not effectively explore and investigate the antioxidant changes of phenolic hydroxyl groups in different environments, different group modifications and different reactive oxygen species. The relationship between the molecular structure of polyphenolic compounds and the antioxidant effect is still not well understood, limiting the rational design and deep utilization of polyphenols. Density functional theory in quantum chemistry is a theoretical method for processing multi-electron systems, and widely used in the simulation of chemical reaction processes. It is a powerful tool for studying the reactivity of natural products because better fitting results at a suitable level. By summarizing its application in the anti-oxidation research of polyphenol compounds in recent years, it could provide a reference for better utilization of polyphenolic compounds.Key words:density functional theory; polyphenols; flavone;antioxidant mechanism;calculation多酚類化合物骨架由苯环结合多个羟基基团组成,其主要通过莽草酸和丙二酸途径合成,是一类复杂的植物次生代谢产物,其具有抗氧化、增强免疫、抑制癌细胞生长等作用,还是良好的生物相容材料[1]。
反丁烯二酸水杨酸甲酯的合成及抑菌活性研究
胡鑫鑫, 董 利 ,陈颖峰 ,黄小翰
(茂 名职业 技 术学 院 化学 翻呈系 ,广东 茂 名 5 2 5 0 0 0 )
摘
要 :基于防腐防霉剂构效关系研究 ,以马来酸酐 和甲醇 为起 始原 料 ,合成 一种具有 1 3 [ 、 p一 不饱和
羰基结构 的新 型食 品防腐剂——反丁烯二酸水杨酸 甲酯 。对其进行抗菌活性研究 ,结果表明 ,M S MF的抑菌谱
( De p a r t me n t o f C h e mi c a l E n g i n e e r i n g , Ma o mi n g V o c a t i o n a l T e c h n i c a l C o l l e g e , G u a n g d o n g Ma o mi n g 5 2 5 0 0 0 , C h i n a )
Me t h yl Sa l i c y l a t e Me t hy l Fum a r a t e
HU Xi n - x i n , Do N G l i ,C HE N Y i n g - f e n g , HU A NG X i a o — h a n
c o mmo n p r e s e va r t i v e b e n z o i c a c i d . F u r t h e r mo r e i t c a n b e u s e d u n d e r d i f f e r e n t p H v a l u e s a n d d i fe r e n t t e mp e r a ur t e s .
苯砜基羧酸酯类急性毒性的QSAR研究
苯砜基羧酸酯类急性毒性的QSAR研究李吉来;杭烨超;耿彩云;黄旭日;李方实;孙家锺【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2007(028)001【摘要】采用密度泛函理论方法,在B3LYP/6-31G(d)理论水平下,计算了56种苯砜基羧酸酯类化合物的量子化学参数.计算结果表明,酯基连接的烷烃链亲水性越小,毒性越大;苯环连接的取代基亲水性越大,毒性越大;分子的体积越大,毒性越小;分子产生氢键的能力越大,毒性越小;分子最高占据轨道能量越高,毒性越大.【总页数】4页(P117-120)【作者】李吉来;杭烨超;耿彩云;黄旭日;李方实;孙家锺【作者单位】吉林大学理论化学研究所,理论化学计算国家重点实验室,长春,130023;南京工业大学理学院,南京,210009;吉林大学理论化学研究所,理论化学计算国家重点实验室,长春,130023;吉林大学理论化学研究所,理论化学计算国家重点实验室,长春,130023;南京工业大学理学院,南京,210009;吉林大学理论化学研究所,理论化学计算国家重点实验室,长春,130023【正文语种】中文【中图分类】O641【相关文献】1.苯砜基羧酸酯类化合物急性毒性的QSAR研究 [J], 杭烨超;李方实2.理论线性溶解能参数在苯砜基羧酸酯类化合物急性毒性QSAR研究中的应用 [J],杭烨超;李吉来;李卓;黄旭日;耿彩云;李方实;孙家锺3.苯砜基环烷酸酯类化合物的结构与急性毒性关系的密度泛函理论研究 [J], 韩香云;王遵尧;杨春生;俞斌4.苯砜基环烷酸酯类对发光菌急性毒性的构效关系 [J], 冯长君;杨伟华;杨春峰5.苯砜基乙酸酯类化合物对大型蚤急性毒性的结构信息指数 [J], 堵锡华;吴继法;冯长君因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
马来酸酯类物质的合成及其抑菌活性研究
马来酸酯类物质的合成及其抑菌活性研究芮云锋;陈小龙;熊智强;李伟【摘要】含马来酸酐类化合物有较好的抑菌效果,尤其对真菌的抑制作用明显.但此类物质稳定较差,从而影响了其抑菌效果.所以,寻找稳定的含马来酸酐结构的衍生物,并检测其生物活性具有一定的意义.本研究化学合成了 14种含马来酸酐结构的马来酸酯类物质,利用生物活性检测法研究了其对油菜菌核病菌的半抑制浓度和最小抑制浓度,发现均有抑油菜菌核病菌效果,并且抑菌效果随着酯键上碳链的伸长而增加.【期刊名称】《浙江农业科学》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】4页(P871-874)【关键词】马来酸酐类化合物;抑菌活性;油菜菌核病菌【作者】芮云锋;陈小龙;熊智强;李伟【作者单位】浙江工业大学,浙江杭州310032;浙江工业大学,浙江杭州310032;浙江工业大学,浙江杭州310032;浙江工业大学,浙江杭州310032【正文语种】中文【中图分类】TQ630.494油菜菌核病菌 (Sclerotinia sclerotiorum)也称为油菜核盘菌,是一种世界性病原真菌[1]。
在中国,油菜菌核病居油菜3大病害之首,重病年减产达50%,严重影响了我国的油菜生产[2],虽然国内外在该病害的发生和流行规律及预测预报等方面做了大量的研究工作[3-4]。
在药剂和农业栽培措施防治等方面也取得了一定的成绩,但仍未从根本上改变油菜菌核病严重危害的局面[5]。
马来酸酐结构天然化合物是一类由微生物产生的物质,已报道的该类化合物绝大部分都具有良好的生物活性,特别是杀菌活性[6]。
比如变构霉素,抗真菌效果明显,尤其对油菜菌核病(EC50=0.5 μg·mL-1)[7]。
本课题组发现由马来酸酐结构为先导的合成含马来酸酯类结构的化合物也有较好的抑菌活性,尤其对真菌的抑制效果良好,特别是马来酸乙丙酯,对油菜菌核病菌的半抑制浓度和最小抑制浓度分别为278.90 μg·mL-1、480.61 μg·mL-1[8]。
腐霉利的合成及密度泛函理论研究
腐霉利的合成及密度泛函理论研究
段海潮;马超;柴明根;吕金星;焦艳晓
【期刊名称】《广东化工》
【年(卷),期】2024(51)3
【摘要】我们以3,5-二氯苯胺、1,2-二甲基环丙烷-1,2-二甲酸甲酯(以下简称二甲酯)为原料制备得到了腐霉利。
以降低原料消耗量,减少“三废”排放以及提高经济效益为目标,对腐霉利制备中的投料比、反应温度、溶剂进行了优化,确定了最佳反
应条件。
当使用水作为溶剂,3,5-二氯苯胺与二甲酯的摩尔比为1∶1,反应温度100℃时,以高收率低消耗得到腐霉利。
同时,将密度泛函计算与前线轨道理论相结合,对腐霉利可能的衍生方式进行研究。
【总页数】3页(P53-55)
【作者】段海潮;马超;柴明根;吕金星;焦艳晓
【作者单位】江西禾益化工股份有限公司;九江学院江西生态化工工程技术研究中
心
【正文语种】中文
【中图分类】TQ
【相关文献】
1.Ru(Ⅱ)和Ru(Ⅲ)配合物[Ru(bpy)(PH3)(-C≡CC6H4NO2-p)Cl]m(m=0,+1)的光
谱性质的密度泛函-含时密度泛函理论研究2.15种苯并咪唑类药物的密度泛函理论
和含时密度泛函理论研究3.菌核净的合成及密度泛函理论研究4.乙嘧酚的合成及密度泛函理论研究5.异菌脲的合成及密度泛函理论研究
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高效防霉剂富马酸单甲酯的合成与抑菌活性研究
的产率可达 9 .%。抑 茵活性试验和防腐保 鲜试验结果表明, M 对 多种霉茵具有 良 的抑 制作用 , 1 6 M F 好 尤其对黄 曲霉
茵、 黑根 霉茵和棒柬青霉茵的抑制作用更好 , F的防霉和 防腐保鲜效果优 于 D 、 MM MF 丙酸钙 。 关键词 : 富马酸单 甲酯 ; 富马酸 ; 防霉剂; 抑茵活性
维普资讯
科研 学究
食品 研究与开发
5 == l -
高效防霉剂富马酸单甲酯的合成 与抑菌活性研究
卢 卫平 。 刘长春
( 江苏食 品职业技术学院 生物化工系 , 江苏 淮安 2 30 ) 20 3
摘
要 : TSW, r 2 以 ii 2 0 i 为催 化剂 , O厂O 用富马酸 与甲醇直接酯化合 成了防霉剂 富马酸单 甲酯( MMF , )通过正交试验确
Absr c s Ne s p i n meh l u r t ss n h sz d b seiia in o u rc a i n t a o n t a t : w a e t mo o ty ma ae wa y t e ie y e trf to ff ma cd a d meh n li c f c i
tmp r tr n h e cin t r e td tr u h o ho o a x e i n.Th p i lra t n c n to s e eau e a d te ra to i wee tse h o g r g n le p rme t me t eo t ma e ci o di n o i we eo t ie sf l ws t emoa a i fmeh n l of ma i cdwa .: ..h u n iyo aay twa r ban d a ol :h lrr t o ta o u rca i s10 10 teq a tt fc t ls s2% o o t o a t yo ma i cd r a to e e au ewa 0 ℃ , e cin t s3 h h il fmo o ty u fqu n i ff t u rca i , e cin tmp rt r s6 r a t i wa ,te yed o n me h lf — o me maaewa 、 r t s916%. n meh l u rt a x eln u di hb t ga t i e fao i . hz p irc n Mo o t y ma aeh se c l tmo l n iii ci t st a tx n r io usng l a s f e n vi o l ‘ a dp nii im. ea ts p i r p ryo n e cl u Th n ie t p o e fMMF n futa db e d i etrta l c t o r i n r a sb t nDMF a d c li m r po ae e h n a cu p o in t . Ke r :mo o t l u rt; u rca i; s p i; ul—ih btn c ii e y wo ds n mehy ma ae f ma i cd a e tc mo d n i i ga t t s f i vi
新型马来松香基双官能化合物的合成及其抑菌活性
S e v e n n o v e l m a l e a t e d r o s i n — b a s e d d i f u n c t i o n a l c o m p o u n d s( 5 a一 5 g )w e r e s y n t h e s i z e d b y c y c l i z a t i o n
o f 4 a ̄4 g i n t h e p r e s e n c e o f p h o s p h o r u s o x y c h l o r i d e .T h e s t r u c t u r e s we r e c h a r a c t e r i z e d b y H NMR .
”C NMR
,
I R a n d MS .T h e p r e l i mi n a r y b i o a s s a y t e s t s i n d i c a t e d t h a t 5 a 一5 g e x h i b i t e d a c e r t a i n f u n g i —
o f No v e l Ma l e a t e d Ro s i n - Ba s e d Di f u n c t i o n a l Co mp o u n d s
DONG S h u— q i u, DUAN We n g u i , CEN Bo,
“C Nb l R,
I R和 M S表征 。生物活性测试结果表明 , 5 a 一 5 g 对黄瓜枯萎病菌 、 苹果轮 纹病菌 、 番茄早疫病菌 、 花
生褐斑病菌和小麦赤 霉病 菌均 有一定抑 菌活性 , 尤其 是对苹果轮纹病菌较好 。
关
键
词: 马来松香 ; 酰胺 ; 嗯二唑 ; 合成 ; 抑菌活性
OXCl-(X=Li,Na,K)负离子基于密度泛函理论的计算研究
在臭氧耗减催化循环中,OCl具有重要作用。大气有机 硫 中 间 体 D M D S , D M S , D M S O 和 C H 3S S 与 O X ( X = F,Cl,I)自由基在反应能垒面,电离能以及反应体系总速 率:OCl在反应中能够以氧转移的形式参与反应,但OCl 的反应能和势能均比OBr的高,OCБайду номын сангаас的反应比OBr困难。为 改善OCl的亲核反应的性能,在自由基体系中添加碱金属 X(X=Li,Na,K)构成OXCl-负离子体系,探究其几何及活性 特征。
马来酰亚胺类新型抗菌剂的制备及对离体菜叶的抑菌效果
马铃 薯培 养基 (PDA):马铃薯 200.0 g,葡 萄 糖 20.0 g,琼 脂条 18.0 g,加 自来 水 1 000 mL, 自 然 pH 值 ,121 cc灭菌 20 min。 1.2 供 试 菌株
菌核 病 菌 (Sclerotinia sclerotiorum) 是 由浙 江 省 农业科 学 院提供 。该菌 核病 菌分 离于 感染菌 核病 的 油 菜 。 1.3 二 甲基 马来 酰亚胺 类化合 物 的制备
— 534.
刘 树 生 ,张友 军 .烟 粉 虱 . 重 要 农 林 外 来 入 侵 物 种 的 生 物 学 与 控 制 [M].北 京 :科 学 出 版 社 ,2005:69—128. 林 克 剑 ,吴孔 明 ,张 永 军 ,等 .温度 和 湿 度 对 B 型 烟 粉 虱 发 育 、存 活 和 生殖 的 影 响 :J].植 物 保 护 学 报 ,2004,31 (2):166 —172.
超过 1 In。本研 究结 果表 明 ,烟 粉虱 从番 薯 传 至番 茄 地 以及 在 番茄地 内 的扩 散都 需要 较长 的时 间 ,因 此 可 以确 定在 秋冬 栽培 的番 茄 中 ,烟粉 虱从 番薯地 转 播到 番茄地 是缓 慢 的 ,在 番茄地 内的扩散 也是缓 慢 的 ,且从 长 时 间看 ,烟 粉 虱 达相 对 稳 定 分 布后 , 各 垄 间的扩 散将会 减弱 。
本实 验 以变构 霉素 的活性 核 心结 构 马来酸 酐 为 底 物 ,参 照 Marcus等 。。 合成 方法制 备得 到 2,3一二 甲基马来 酸 酐 。然 后 以 2,3一二 甲基 顺 丁烯 二 酸 酐 和 各有机 胺 为底物 ,在 现有 报道 的马来 酰亚胺 类化 合 物合 成方 法 的基 础上 进行 改进 ,采用 两 步 法 制 备 3,4一二 甲基 马来 酰 亚胺 衍 生 物 ,这 里 的 两 步 合 成 法 主 要 是 指 乙 酸 酐 法 (Path A) 和 共 沸 法 (Path B) (图 1),并 通 过 H NMR、 EI·MS、IR 对 所 制备 的马来酰 亚胺类 化合 物进行 结 构表征 。
O-苯甲酰壳聚糖的合成及其抑真菌活性
O-苯甲酰壳聚糖的合成及其抑真菌活性冯永巍;夏文水;申丽丽;赵云杰【期刊名称】《食品与生物技术学报》【年(卷),期】2011(030)003【摘要】以甲烷磺酸为催化剂和氨基保护剂,苯甲酰氯与壳聚糖酯化合成了O-苯甲酰壳聚糖.产物结构经FITR和1H-NMR光谱分析,酯化反应发生在壳聚糖的羟基,游离氨基得到了很好保护,平均取代度为0.35.以灰霉病菌Botrytis cinerea为受试茵种,研究了O-苯甲酰壳聚糖抑制真菌的活性,结果表明:壳聚糖和O-苯甲酰壳聚糖的有效中质量浓度(EC50)分别为1.55 mg/mL和0.27 mg/mL,O-苯甲酰化壳聚糖的抑真菌活性显著提高.【总页数】4页(P367-370)【作者】冯永巍;夏文水;申丽丽;赵云杰【作者单位】食品科学与技术国家重点实验室江南大学,江苏无锡,214122;江南大学食品学院,江苏无锡,214122;食品科学与技术国家重点实验室江南大学,江苏无锡,214122;江南大学食品学院,江苏无锡,214122;食品科学与技术国家重点实验室江南大学,江苏无锡,214122;江南大学食品学院,江苏无锡,214122;食品科学与技术国家重点实验室江南大学,江苏无锡,214122;江南大学食品学院,江苏无锡,214122【正文语种】中文【中图分类】S482.2【相关文献】1.O-[1-(2-甲基-4-氨基嘧啶-5-甲基)-1H-[1,2,3]-三唑-4-基]甲基取代苯甲酰氨基硫代甲酸酯的合成与生物活性 [J], 谭效松;朱国中;贺红武2.4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物的合成-生物活性 [J], 刘勇军;张莎莎;刘建超;贺红武3.2-取代苯甲酰氨基-5-苯甲叉基-4-噻唑酮衍生物的合成与生物活性研究 [J], 刘勇军;吕冬娥;高玉焦;彭浩;贺红武4.1'-O-(苯甲酰)-2',3',4',6'-四-O-乙酰-β-D-吡喃葡萄糖类化合物合成 [J], 刘惠英;杨振海;傅莎莉;李宝睿5.对苯甲酰氨基苯甲酰壳聚糖制备与表征 [J], 王江涛;常德富因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
锂离子电池液态有机电解液的研究进展
锂离子电池液态有机电解液的研究进展穆德颖;刘元龙;戴长松【摘要】从电解质锂盐的开发、有机溶剂体系的替代与优化组合到不同功能添加剂的应用等方面,阐述锂离子电池液态有机电解液研究的进展;提出提升电化学性能、提高电池安全性和回收利用对环境不友好的物质,是相关研究的重点和难点.【期刊名称】《电池》【年(卷),期】2019(049)001【总页数】4页(P68-71)【关键词】锂离子电池;液态有机电解液;研究进展【作者】穆德颖;刘元龙;戴长松【作者单位】哈尔滨商业大学环境工程系,黑龙江哈尔滨 150076;哈尔滨工业大学化工与化学学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学化工与化学学院,黑龙江哈尔滨 150001;骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司,湖北武汉 430070;哈尔滨工业大学化工与化学学院,黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】TM912.9电解液是获得高能量、长循环寿命和安全性能良好的锂离子电池的关键之一。
锂离子电池中的电解液多为有机体系,在过充、过放、短路及热冲击等状态下,温度升高较快,存在易燃、易制毒等问题[1]。
电解液中的六氟磷酸锂(LiPF6)、聚丙二乙烯(醇)等化学物质,对生物及人体有影响[2-3]。
对电解液进行无害化处理及回收利用是重要的研究课题。
本文作者总结锂离子电池液态有机电解液中电解质锂盐的开发情况,归纳有机溶剂体系的优化组合以及不同功能添加剂使用方面的研究成果,分析有关电解液的锂离子电池安全性问题,并针对电解液环境影响及回收利用问题,提出相应的解决途径。
1 电解液对锂离子电池充放电性能的影响锂离子电池研究中一个活跃的领域是电解液体系的优化,目标是降低成本、延长使用周期以及提高电池的比容量和电化学性能。
研究方向主要是各种导电锂盐的开发、电解液有机溶剂的体系或配比的优化、新的电解液添加剂的选择或合成等。
1.1 电解质锂盐的开发LiPF6以优异的成膜性能,较宽的电化学窗口和相对较小的污染,一直是商用锂离子电池的首选。
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马来酸酯类化合物结构与抑菌活性密度泛函理论研究李鸣建;陈艳;冯长君【摘要】采用量子化学密度泛函理论(DFT)研究马来酸酯类化合物对油菜菌核病菌抗菌活性EM50的构效关系(QSAR).在DFT-B3LYP方法及基组6-31G(d)水平下,对14种马来酸酯类化舍物分子进行几何及电子结构全优化,选择最高占据轨道能EHOMO,次最高占据轨道能ENHOMO,最低空轨道能ELUMO,次最低空轨道能ENLUMO,分子中原子的净电荷Qz,偶极矩μ,零点振动能Ev,分子总能量E,热容Cv 和熵,Sm等作为量子化学描述符qL.通过最佳变量子集回归分析筛选出影响EM50的主要因素,并建立了QSAR模型.通过留一法交叉分析和方差膨胀因子法检测发现,模型具有良好的稳定性及预测能力.拟合的判定系数R2及交叉验证系数R2cv分别为0.910,0.818.分析结果表明,EHOMO和O7原子上净电荷QO7是影响油菜菌核病菌抗菌活性的主要因素.EHOMO越高,抑菌活性越强;Q07越大,抑菌活性越弱.该文QSAR模型可为设计具有高抑菌活性的马来酸酯类化合物提供理论参考.【期刊名称】《南京理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(038)005【总页数】6页(P695-700)【关键词】计算化学;马来酸酯;抑菌活性;油菜菌核病菌;密度泛函理论;构效关系【作者】李鸣建;陈艳;冯长君【作者单位】徐州工程学院化学化工学院,江苏徐州221111;徐州工程学院化学化工学院,江苏徐州221111;徐州工程学院化学化工学院,江苏徐州221111【正文语种】中文【中图分类】S482.2;O6-051密度泛函理论(Density functional theory,DFT)[1-5]是通过构造电子密度的泛函模拟电子相关的一种研究方法,它将体系所具有的总能量分为电子的动能、核与电子的吸引能和核与核的库仑排斥势、电子与电子的排斥势以及交换相关能等几项分别处理.DFT中的B3LYP方法是考虑电子相关效应,即将包含梯度修正的Becke交换泛函和含梯度修正的Le Yang和Parr相关泛函结合在一起;其中局域相关泛函使用VWN(Vosko,Wilk,Nusair)局域自旋密度处理,得到的三参数的泛函可以对交换能和相关能进行优化修正。
由于量子化学参数物理意义明确,将其引入物质定量结构-活性相关性(Quantitative structure-activity relationship,QSAR)[5-10]研究增加了模型的可解释性[11],因而倍受QSAR研究者青睐。
油菜菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum,Ss)亦称油菜核盘菌,是一种世界性病原真菌。
我国油菜菌核病居油菜3大病害之首,严重影响国内油菜产量。
芮云锋等[12]发现马来酸酯类化合物(Maleates)具有较好的抑菌活性,尤其对真菌如油菜菌核病菌显示良好的抑制效果。
他们合成了14种马来酸酯类化合物,并检测了这些化合物对油菜菌核病菌的抑制活性(半抑制浓度EC50)。
为了提高标题化合物对Ss的抑菌活性,探讨其抑菌机理及影响因素,本文利用密度泛函理论B3LYP方法对14种马来酸酯类分子的几何构型进行全面优化,并计算出较为可靠的量子化学参数qL。
采用最佳变量子集回归(Leaps-and-bounds regression,LBR)程序建立了这些化合物的抑菌活性与qL之间的二元数学方程,其判定系数R2为0.910;逐一剔除法(leave-one-out,LOO)的交叉验证相关系数为0.818,呈现了模型良好的稳健性与预测能力,表明模型可为设计新颖高效的马来酸酯类抑菌剂提供理论指导。
1 理论与方法1.1 马来酸酯类化合物的分子结构与抑菌活性14种马来酸酯类化合物[12]的分子结构骨架见图1,图1中R1,R2为氢原子或烷基,具体分子构成见表1。
图1 马来酸酯类化合物的骨架结构芮云锋等测定了14种马来酸酯类化合物对油菜菌核病菌的半抑制浓度EC50。
考虑抑菌作用是以分子形式参与生化反应,故将EC50除以相应的摩尔质量得半抑制摩尔浓度EM50。
显然,EM50值越小,化合物对油菜菌核病菌的抑制能力越强。
表1 马来酸酯类化合物抑菌活性EM50与量化参数的相关性化合物编号R1R2EHOMO/eVQO7/eEC[12]50/(μg·mL-1)EM50/(μmol·mL-1)EM50.cal/(μmol·mL-1)EM50.err/(μmol·mL-1)1—CH3H-0.26872-0.4195783.606.31385.62340.69042—CH3—CH3-0.26480-0.4202507.303.67244.3938-0.72143—CH3—C2H5-0.26260-0.4310398.232.61702.8279-0.21094—CH3—C3H7-0.26203-0.4370407.622.45262.15030.30235—CH3—C4H9-0.26164-0.4379307.521.70631.9608-0.25456—C2H5H-0.26646-0.4301503.703.64634.0560-0.40977—C2H5—C2H5-0.26136-0.4315523.703.15102.41790.73318—C2H5—C3H7-0.26081-0.4375278.901.54751.7518-0.20439—C2H5—C4H9-0.26040-0.4382305.701.57371.56530.008410—C3H7H-0.26579-0.4360479.613.15183.3609-0.209111—C3H7—C3H7-0.26056-0.4375354.761.82621.67740.148812—C3H7—C4H9-0.26014-0.4382307.621.47691.4879-0.011013—C4H9H-0.26533-0.4368547.903.29663.15830.138314—C4H9—C4H9-0.26730-0.4606387.571.74331.7436-0.00031.2 分子几何结构优化及量子化学参数计算采用G98量子化学程序包中的Gaussian View搭建分子模型,在DFT的B3LYP/6-31G(d)基组水平上,按闭壳层单重态进行全几何优化和简正振动分析。
使用Berny梯度优化法进行几何构型全优化,所有收敛精度均取程序内定值。
同时经振动分析,结果均无虚频,表明所得为局部稳定构型,对应于各自势能面上的极小点。
由此得到分子稳定构型的电子结构参数,即量化参数。
据前线分子轨道理论可知,反应物分子的前线轨道之间的相互作用对化学反应起决定性作用,也对生物体内的生物化学反应发挥主导作用。
因此,笔者选取最高占据轨道(HOMO)能EHOMO,次最高占据轨道(NHOMO)能ENHOMO,最低空轨道(LUMO)能ELUMO,次最低空轨道(NLUMO)能ENLUMO以及轨道能隙ΔE1(ΔE1=ELUMO-EHOMO),ΔE2(ΔE2=ENLUMO-ENHOMO),ΔE3(ΔE3=ELUMO-ENHOMO),ΔE4(ΔE4=ENLUMO-EHOMO)作为表征分子间相互作用的参数;其次,考虑电荷间相互作用也是引起化学反应的重要因素,故选取每个分子中均共有原子上的电荷,即图1中C1至O10共10个原子上所带电荷,记为QC1-QO10。
它们的电荷之和为ΣQ,反映取代基R1,R2的改变,引起每个分子中共有原子上所带电荷量的变化。
偶极矩μ是衡量分子整体极性强弱的重要参数,也被选中。
另外,该程序还提供了分子的零点振动能EV,0,分子总能量E,热容CV及熵S。
以上24种参数均以qL表示,其中部分量化参数见表1。
1.3 统计分析方法应用最佳子集回归选择qL与EM50的最佳变量组合,建立EM50的QSAR模型;采用LOO法的交叉验证相关系数对模型的预测能力及稳健度进行评价。
一般公认所建模型具有良好的鲁棒性与预测能力[13,14]。
还用方差膨胀因子检验模型中各自变量的多重相关性VIF=1/(1-β2)(1)式中:β2为进入模型的所有自变量中某一个自变量与余下自变量的判定系数。
VIF=1,表明各自变量间完全不相关;1<VIF<5,表明变量间没有明显的自相关性;VIF>5,表明变量间存在明显的共线性,所建模型不能用于估算与预测。
引入Akaike信息判据AIC和Kubinyi函数进一步衡量模型的稳定性与预测能力。
2 结果与讨论2.1 马来酸酯抑菌活性的数学模型将文献[12]中14种马来酸酯类化合物的EM50与其24个参数输入Mintab14统计分析软件,经最佳变量子集回归及逐一剔除法构建的QSAR模型见表2。
其中分别为相关系数、判定系数、校正判定系数(以消除自变量个数及样本容量对判定系数的影响)、估计标准误差和Fischer检验值。
表2 EM50与量化参数最佳变量子集回归结果模型编号R2RR2adjR2cvAICKFTSDF变量10.7080.8410.6830.5010.9991.9400.74029.071CV20.9100.9540.8930.8180.4 566.9510.43055.413EHOMO,QO730.9450.9720.92903.3867.4700.35057.789 EHOMO,QO7,QC2由表2可见,随着模型中变量数增多,其逐渐增大,SD逐渐减小,不能按这6个指标确定所选模型。
由于均在二元数学模型处出现转折,表明该模型质量最优EM50=-39.290+84.254×QO7-298.682×EHOMO(2)F=55.413 P=0.000模型2的用于模型拟合优度的检验越大,方程拟合优度越好;显著水平P<0.001,远小于一般设定的0.05,说明此回归关系是显著的。
该模型的R2=0.910>0.8,表明高度相关[18]。
按此式给出的计算值与其实验值颇为吻合(见图2及表1的EM50.cal,相应计算误差为EM50.err)。
图2 标题化合物EM50实验值与计算值关系2.2 模型2质量检验模型2中各自变量QO7和EHOMO的VIF值依次为1.015,1.015,非常接近1,说明这2个自变量间几乎不相关,不存在共线性;另外表明该模型具有良好的鲁棒性与预测能力;模型2的与相差为0.075,小于0.3,说明该模型没有过拟合,不存在不相关的其他变量,且数据中不存在离域点(奇异点)。
为进一步考察模型中是否存在异常值,对QSAR模型采用Jackknife法检验,其基本思想是从研究总体中每次只剔除一个化合物,用余下化合物的数据建立模型,以此模型对被剔除化合物予以预测。