论文部分内容阅读
金属离子的重要性及其在化学和生物中的多样性是毋庸置疑的，例如Li+、Na+、K+、Be2+、Mg2+和Ca2+在许多生物化学体系中起很重的作用。为了更好地了解金属在生物体内的生物功能，探索金属离子与生物大分子之间的相互作用非常重要。本文应用量子化学方法对上述六种金属离子与氮-甲基乙酰胺(NMA)以及与水的相互作用进行理论研究。并以量子化学方法的计算结果为依据，应用原子-键电负性均衡浮动电荷力场模型(ABEEMσπ/MM)研究了M(NMA)n、M(H2O)n（n=3～6）以及M(NMA)n(H2O)m(M=Na+，K+，Mg2+，Ca2+; n+m=3、4、6)体系的结构、能量等性质。 首先，对M(NMA)n(M=Li+，Na+，K+，Be2+，Mg2+，Ca2+; n=1～6)体系分别采用MP2方法和B3LYP、B3PW91、M062X三种密度泛函方法在6-31+G(d，p)基组下进行结构优化，并计算最稳定结构的振动频率，比较不同NMA配位数下几何结构，结合能，电子结构等性质。然后对MP2方法得到的稳定结构，采用较高水平的基组MP2/6-311++G(2d，2p)方法进行能量计算。我们注意到，每增加一个NMA分子，金属与NMA团簇中羰基氧的距离RM-O变大，内层NMA上的羰基键长RC=O逐渐变小;连续结合能降低;金属离子上所带的电荷随NMA分子数增加而减小;。 在ABEEMσπ/MM模型下，以从头算HF/STO-3G方法的Mulliken电荷为基准，重新拟合了Na+、K+、Mg2+以及Ca2+的ABEEM参数，并且构建了描述金属离子与NMA及金属离子与水分子间相互作用的势能函数，利用该函数计算了M(NMA)n和M(H2O)n(n=3～6)体系的结构、电荷及结合能。与量子化学方法的计算结果相比，金属离子与氧的距离RM-O平均绝对偏差小于0.099(A);ABEEM电荷与QM电荷的线性相关性在0.96～1.20之间;在能量方面，得到的总结和能的平均绝对偏差小于1.5 kcal·mol-1，表明ABEEM结果与量子化学计算结果一致。