本文關(guān)鍵詞：磺酰胺類化合物水解機(jī)理的理論研究

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【摘要】：含有磺酰胺基的磺酰胺類化合物(Sulfonamides,簡(jiǎn)稱為SAs)被廣泛用于醫(yī)療和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,例如磺胺嘧啶作為抗生素被用于炎癥等疾病的治療;雙氟磺草胺被廣泛用作農(nóng)田除草劑。但由于此類化合物在環(huán)境中降解速度緩慢,大量使用會(huì)導(dǎo)致土壤中藥物殘留嚴(yán)重并會(huì)使細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性,嚴(yán)重的話甚至?xí)廴经h(huán)境以及危害人類的健康。因此通過(guò)研究磺酰胺類化合物的降解機(jī)理,設(shè)計(jì)高效、易降解的磺酰胺類化合物具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著量子化學(xué)理論計(jì)算的日臻完善和計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展,使得運(yùn)用分子模擬的方法探究磺酰胺類化合物的水解機(jī)理成為可能。本論文以四種常見(jiàn)的磺酰胺類藥物:磺胺氯噠嗪(Sulfachloropyridazine)、磺胺噻唑(Sulfathiazole)、磺胺嘧啶(Sulfadiazine)以及雙氟磺草胺(Florasulam)作為研究對(duì)象,用量子化學(xué)計(jì)算的方法研究其在不同p H條件下的水解反應(yīng)機(jī)理,計(jì)算水解反應(yīng)能壘。本文使用高斯09量子化學(xué)計(jì)算軟件,選用密度泛函理論的B3LYP泛函,在6-31+G(d,p)基組水平下,對(duì)水解反應(yīng)的反應(yīng)物、產(chǎn)物以及反應(yīng)過(guò)渡態(tài)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,綜合應(yīng)用頻率分析、尋找反應(yīng)路徑、能量計(jì)算、電荷布局分析以及在過(guò)渡態(tài)的基礎(chǔ)上進(jìn)行反應(yīng)路徑的計(jì)算等手段,建立了磺胺類化合物在不同p H條件下的水解反應(yīng)機(jī)理模型。利用上述方法分別在中性、弱酸性、強(qiáng)酸性條件下研究了磺胺氯噠嗪、磺胺噻唑、磺胺嘧啶和雙氟磺草胺的水解反應(yīng)機(jī)理和水解反應(yīng)活性。計(jì)算結(jié)果表明該類化合物可能存在兩種水解反應(yīng)途徑。其中機(jī)理一在磺酰基上發(fā)生類似親核取代反應(yīng),水解生成對(duì)氨基苯磺酸和相應(yīng)雜環(huán)胺。機(jī)理二是在雜環(huán)上發(fā)生了芳香族的親核取代反應(yīng),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,對(duì)氨基苯磺酰胺為主要的水解產(chǎn)物。本論文包括四個(gè)部分:第一部分計(jì)算了三種磺胺類藥物在中性條件下的水解反應(yīng)機(jī)理;第二部分研究了三種磺胺類藥物在弱酸性條件下的水解反應(yīng)機(jī)理;第三部分模擬了三種磺胺類藥物在強(qiáng)酸性條件下的水解反應(yīng)機(jī)理;第四部分介紹了在中性條件下雙氟磺草胺的水解反應(yīng)機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn):(1)磺酰胺類化合物的水解反應(yīng)可能存在兩種不同的反應(yīng)機(jī)理。其中機(jī)理一的反應(yīng)活性高于機(jī)理二的反應(yīng)活性,即磺酰胺類化合物更傾向于通過(guò)機(jī)理一發(fā)生水解反應(yīng),生成對(duì)氨基苯磺酸和對(duì)氨基苯磺酰胺,此計(jì)算結(jié)果與Anna Bialk-Bielinska等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。(2)磺胺氯噠嗪、磺胺噻唑、磺胺嘧啶和雙氟磺草胺的水解反應(yīng)能壘均大于46Kcal?mol-1,這說(shuō)明該類化合物在常溫下難以發(fā)生水解反應(yīng)。本文對(duì)磺酰胺類化合物的水解機(jī)理進(jìn)行了理論研究,為進(jìn)一步設(shè)計(jì)高效、易降解的磺酰胺類化合物奠定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：磺酰胺類化合物 密度泛函理論 水解機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ468;O643.12
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 研究背景9-16
• 1.1.1 磺酰胺類化合物概述9-10
• 1.1.2 磺酰胺類藥物的發(fā)展及應(yīng)用10-12
• 1.1.3 磺酰胺類化合物面臨的困境12-13
• 1.1.4 磺酰胺類化合物降解研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2 理論方法16-17
• 1.2.1 量子化學(xué)理論簡(jiǎn)介16
• 1.2.2 本文計(jì)算方法16-17
• 1.3 本論文研究?jī)?nèi)容與意義17-20
• 第2章 中性條件下磺胺類藥物水解反應(yīng)機(jī)理的理論研究20-34
• 2.1 前言20
• 2.2 計(jì)算方法20-21
• 2.3 水解反應(yīng)機(jī)理的理論研究與結(jié)果討論21-33
• 2.3.1 中性條件下磺胺氯噠嗪水解反應(yīng)機(jī)理分析21-25
• 2.3.2 中性條件下磺胺噻唑水解反應(yīng)機(jī)理分析25-29
• 2.3.3 中性條件下磺胺嘧啶水解反應(yīng)機(jī)理分析29-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章 弱酸條件下磺胺類藥物水解反應(yīng)機(jī)理的理論研究34-47
• 3.1 計(jì)算方法34-35
• 3.2 水解反應(yīng)機(jī)理的理論研究與結(jié)果討論35-46
• 3.2.1 弱酸條件下磺胺氯噠嗪水解反應(yīng)機(jī)理分析35-38
• 3.2.2 弱酸條件下磺胺噻唑水解反應(yīng)機(jī)理分析38-41
• 3.2.3 弱酸條件下磺胺嘧啶水解反應(yīng)機(jī)理分析41-46
• 3.3 本章小結(jié)46-47
• 第4章 強(qiáng)酸條件下磺胺類藥物水解反應(yīng)機(jī)理的理論研究47-60
• 4.1 計(jì)算方法47-48
• 4.2 水解反應(yīng)機(jī)理的理論研究與結(jié)果討論48-58
• 4.2.1 強(qiáng)酸條件磺胺氯噠嗪下水解反應(yīng)機(jī)理分析48-51
• 4.2.2 強(qiáng)酸條件磺胺噻唑水解反應(yīng)機(jī)理分析51-54
• 4.2.3 強(qiáng)酸條件磺胺嘧啶水解反應(yīng)機(jī)理分析54-58
• 4.3 本章小結(jié)58-60
• 第5章 中性條件下雙氟磺草胺水解反應(yīng)機(jī)理的理論研究60-65
• 5.1 前言60
• 5.2 計(jì)算方法60-61
• 5.3 雙氟磺草胺水解反應(yīng)機(jī)理分析61-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第6章 總結(jié)與展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 致謝73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：811226