本文關(guān)鍵詞：手性分子的光譜學(xué)研究和StereoChem編程

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【摘要】：自然界是一個(gè)手性的世界,小分子化合物中90%以上的都有手性,大分子蛋白質(zhì)和氨基酸都具有手性。由于酶的高度選擇性,藥物的手性直接關(guān)系著生物體的各種機(jī)能。鑒定手性構(gòu)型是一個(gè)特別重要的工作,當(dāng)前X-射線單晶衍射首先應(yīng)用于手性分子的研究,但是其研究的范圍僅限于單晶,而核磁共振譜(NMR)只能看出其相對(duì)構(gòu)型。鑒于X-射線單晶衍射和NMR方法的不足,發(fā)展出電子圓二色譜(ECD)、振動(dòng)圓二色譜(VCD)、拉曼光活性譜(ROA)用于更好的研究手性分子光譜。本文基于對(duì)手性分子的ECD、VCD、ROA計(jì)算光譜的研究,并且和實(shí)驗(yàn)光譜的比較確定他們之間的構(gòu)型和構(gòu)象關(guān)系的基礎(chǔ)上編寫了一套有利于手性分子光譜計(jì)算的軟件(StereoChem)。本文介紹應(yīng)用光譜學(xué)研究和編程的方法解決手性立體構(gòu)型的方法。本文第一部分介紹了,手性分子鑒定的基礎(chǔ)知識(shí)和文獻(xiàn)綜述,可用于對(duì)第二章的理解。第二章首先介紹了計(jì)算的總體步驟,接著舉出4個(gè)計(jì)算實(shí)例,從不同角度遇到的問題進(jìn)行解析,并且列出碩士期間計(jì)算分子的匯總。遇到的問題主要有,(1)構(gòu)象能量提取比較麻煩,還要進(jìn)行玻爾茲曼統(tǒng)計(jì);(2)每個(gè)構(gòu)象中的激發(fā)態(tài)和振動(dòng)模式也很多,如果手動(dòng)進(jìn)行玻爾茲曼加和將非常耗時(shí);(3)產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)值和計(jì)算值很難直接比較;(4)手動(dòng)設(shè)置整個(gè)每個(gè)構(gòu)象的計(jì)算方案很繁瑣;(5)沒有系統(tǒng)和歸一化的操作規(guī)程;(6)為了解決這些問題,第三章用編程的方法對(duì)這些問題進(jìn)行集中化處理。StereoChem可以在幾分鐘內(nèi)解決之前耗費(fèi)一天的時(shí)間才能處理完的數(shù)據(jù),很大程度上提高了工作效率。主要包括,項(xiàng)目管理、格式轉(zhuǎn)換、3D分子結(jié)構(gòu)顯示、數(shù)據(jù)處理、矩陣模型、圖譜對(duì)比和構(gòu)象分析,可以一體化地光譜計(jì)算過程中遇到的問題。數(shù)據(jù)處理是該軟件的核心,包括ECD數(shù)據(jù)處理、VCD數(shù)據(jù)處理、ROA數(shù)據(jù)處理、OR數(shù)據(jù)處理和13C譜數(shù)據(jù)處理,最終生成對(duì)比圖譜。綜合所有功能和方法可以很容易地解決手性分子的構(gòu)型問題。
【關(guān)鍵詞】：手性化合物 立體構(gòu)型 計(jì)算化學(xué) DFT基組 電子圓二色譜 拉曼光活性 StereoChem編程 絕對(duì)構(gòu)型
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O641;O657.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 手性分子光譜學(xué)研究基礎(chǔ)11-16
• 1.1 前言11
• 1.2 計(jì)算化學(xué)理論基礎(chǔ)11-12
• 1.3 手性光譜實(shí)驗(yàn)研究方法12-16
• 第二章 手性分子的光譜學(xué)研究16-46
• 2.1 計(jì)算步驟16-18
• 2.1.1 分子建模16
• 2.1.2 初步優(yōu)化16
• 2.1.3 構(gòu)象搜索16-17
• 2.1.4 再次優(yōu)化17
• 2.1.5 構(gòu)象選擇17
• 2.1.6 光譜計(jì)算17
• 2.1.7 數(shù)據(jù)提取17-18
• 2.2 葫蘆巴內(nèi)酯的雙分子形式18-31
• 2.2.1 簡(jiǎn)介18
• 2.2.2 計(jì)算方法18-19
• 2.2.3 烯醇與酮轉(zhuǎn)化19-20
• 2.2.4 光譜學(xué)計(jì)算20-25
• 2.2.5 擴(kuò)展25-31
• 2.2.6 總結(jié)31
• 2.3 軸手性b-雙咔啉立體結(jié)構(gòu)研究31-35
• 2.3.1 計(jì)算部分32
• 2.3.2 構(gòu)象分析32-33
• 2.3.3 VCD圖譜研究33-34
• 2.3.4 ECD研究34
• 2.3.5 旋光研究34
• 2.3.6 結(jié)論34-35
• 2.4 計(jì)算和實(shí)驗(yàn)對(duì)比法研究柄曲霉素的立體構(gòu)型35-37
• 2.4.1 前言35
• 2.4.2 構(gòu)象分析35-36
• 2.4.3 計(jì)算36-37
• 2.4.4 總結(jié)37
• 2.5 振動(dòng)光活性方法研究青蒿素絕對(duì)構(gòu)型37-45
• 2.5.1 前言37-38
• 2.5.2 結(jié)果與討論38-39
• 2.5.3 振動(dòng)分析39-44
• 2.5.4 結(jié)論44-45
• 2.6 碩士期間計(jì)算匯總45-46
• 第三章 StereoChem編程46-83
• 3.1 編程基礎(chǔ)46-49
• 3.1.1 設(shè)計(jì)思想46
• 3.1.2 代碼解釋46-47
• 3.1.3 程序框架47-49
• 3.2 構(gòu)象選擇49-56
• 3.2.1 文件打開及定位49-50
• 3.2.2 HF能量提取50-51
• 3.2.3 HF能量排序51-52
• 3.2.4 構(gòu)象篩選52-53
• 3.2.5 構(gòu)象刪除53-54
• 3.2.6 顯示當(dāng)前組54
• 3.2.7 顯示下一組構(gòu)象54-55
• 3.2.8 構(gòu)象顯示55
• 3.2.9 構(gòu)象保存55-56
• 3.3 格式轉(zhuǎn)化56-61
• 3.3.1 格式轉(zhuǎn)化的類60
• 3.3.2 轉(zhuǎn)化范式60
• 3.3.3 函數(shù)60-61
• 3.4 分子顯示61-62
• 3.4.1 核心代碼61-62
• 3.5 方案設(shè)置62-67
• 3.5.1 普通方案設(shè)置63-66
• 3.5.2 常用方案設(shè)置66-67
• 3.6 ECD數(shù)據(jù)處理67-70
• 3.6.1 數(shù)據(jù)提取67-69
• 3.6.2 ECD計(jì)算公式69-70
• 3.7 VCD數(shù)據(jù)處理70-72
• 3.7.1 數(shù)據(jù)提取70-71
• 3.7.2 計(jì)算公式71-72
• 3.8 ROA數(shù)據(jù)處理72-75
• 3.8.1 數(shù)據(jù)提取73-74
• 3.8.2 計(jì)算公式74-75
• 3.9 旋光75
• 3.10 ~(13)C譜數(shù)據(jù)處理75-76
• 3.11 圖譜顯示76-81
• 3.11.1 畫視窗77-78
• 3.11.2 畫背景78
• 3.11.3 起始數(shù)值78-79
• 3.11.4 調(diào)制前79
• 3.11.5 調(diào)制后79-80
• 3.11.6 畫譜圖80-81
• 3.12 矩陣計(jì)算81
• 3.13 總結(jié)81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 附錄Ⅰ 碩士期間計(jì)算化合物匯總87-90
• 附錄Ⅱ StereoChem數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)90-100
• 致謝100-101
• 攻讀學(xué)位期間取得的成果101

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