【摘要】：非血紅素加氧酶是一種能夠結(jié)合氧氣的鐵氧化酶,對非血紅素加氧酶的研究大大促進了人們對酶促反應的理解,α-酮酸加氧酶屬于非血紅素鐵加氧酶家族中的重要分支,在生命科學中起到重要作用,參與了生物體內(nèi)分解代謝的重要過程。α-酮酸加氧酶可以催化底物的氧化脫羧、烷烴的羥基化以及烯烴的環(huán)氧化等,對羥基苯基丙酮酸氧化酶(HPPD)和羥基扁桃酸乙酯合酶(HMS)屬于α-酮酸加氧酶中重要的組成部分。本文主要介紹了兩種特殊的α-酮酸加氧酶,HPPD和HMS。通過對HPPD催化氧化反應過程的研究,揭示了具體的反應機理,探索了抑制劑的作用機理,為尋找新型HPPD抑制劑提供了理論基礎。同時對HMS的仿生模型分子進行理論研究,討論了仿生模型催化氧化過程的反應機理,有助于人們從分子水平上理解自然界中氧分子的活化機理,便于研究者合成高效催化劑。硫脲衍生物在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學、工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮著不可取代的作用,本文研究了硫脲衍生物與幾種金屬離子的配位性質(zhì),以期待找到相關(guān)規(guī)律。第一章主要概述了本文研究中所用到的量子化學理論基礎以及計算方法,并介紹了α酮酸加氧酶-HPPD、HPPD抑制劑、酶的仿生模型分子以及硫脲衍生物的研究情況。第二章運用密度泛函理論研究了HPPD的催化氧化過程以及抑制劑的作用機理,探索反應過程中基團轉(zhuǎn)移的途徑,確定了反應過程的過渡態(tài)性質(zhì),獲得前線軌道信息及鍵長、鍵角、電荷等分子構(gòu)型參數(shù),明確反應的勢能面特征,確定最低能量反應通道,確定整個過程的最低能量反應途徑,從而澄清實驗上HPPD以及抑制劑的反應過程。第三章運用密度泛函理論研究了羥基扁桃酸乙酯合酶(HMS)的仿生模型[(Tpph,Me)Fe II(PPH)]通過兩步加氧以及氧化脫羧過程,計算化學反應過程中的駐點的鍵長、鍵角、電荷等主要構(gòu)型參數(shù),分析比較HMS與仿生模型的反應機理過程發(fā)現(xiàn),仿生模型[(Tpph,Me)FeII(PPH)]的第一步脫羧反應與HMS的反應機理一致。第四章研究了三種雙硫脲衍生物分別與鋅離子、鎳離子以及銅離子的配位情況,經(jīng)過計算獲得配合物的鍵長、鍵角、電荷、結(jié)合能以及前線軌道等構(gòu)型參數(shù),結(jié)果發(fā)現(xiàn),雙硫脲衍生物(Tha)與鋅離子、鎳離子形成六配位的八面體構(gòu)型,但與銅離子不能形成配合物;雙硫脲衍生物(Thb)與鋅離子、鎳離子形成四配位化合物,與銅離子形成六配位化合物;雙硫脲衍生物(Thc)與三種金屬離子形成了四配位化合物。經(jīng)分析比較發(fā)現(xiàn),銅離子不同的配位方式是因為采取了不同的雜化方式。第五章是對全文內(nèi)容進行了總結(jié)概括,并對本文中的不足之處進行了說明,對之后工作計劃做出了規(guī)劃。
[Abstract]:Non-heme oxygenase is a kind of iron oxidase that binds oxygen. The study of non-heme oxygenase greatly promotes the understanding of enzymatic reaction. 偽 -ketoxygenase belongs to the important branch of non-heme ferric oxygenase family. 偽 -ketoacid oxygenase can catalyze oxidative decarboxylation of substrates, hydroxylation of alkanes and epoxidation of olefins. P-hydroxyphenyl pyruvate oxidase (HPPD) and hydroxyl mandelic acid ethyl ester synthase (HMS) are important components of 偽 -ketoxygenase. In this paper, two special 偽 -ketoxylate oxygenases, HPPD and HMS., are introduced. Through the study of the process of HPPD catalytic oxidation, the specific reaction mechanism was revealed, and the mechanism of action of the inhibitor was explored, which provided a theoretical basis for finding a new type of HPPD inhibitor. At the same time, a theoretical study on the biomimetic model molecule of HMS was carried out, and the reaction mechanism of the catalytic oxidation process of the bionic model was discussed, which was helpful to understand the activation mechanism of oxygen molecules in nature at the molecular level and to facilitate the researchers to synthesize high efficient catalysts. Thiourea derivatives play an irreplaceable role in agriculture, medicine and industry. In this paper, the coordination properties of thiourea derivatives with several metal ions are studied in order to find out the relevant rules. In the first chapter, the theoretical basis and calculation methods of quantum chemistry used in this study are summarized, and the studies of 偽 -ketoxygenase-HPPD,HPPD inhibitors, biomimetic model molecules of enzymes and thiourea derivatives are introduced. In chapter 2, the catalytic oxidation process of HPPD and the action mechanism of the inhibitor are studied by using density functional theory, and the mechanism of group transfer in the reaction process is explored. The transition state properties of the reaction process are determined, and the frontier orbital information, bond length and bond angle are obtained. The molecular configuration parameters such as charge, the characteristics of potential energy surface of the reaction, the lowest energy reaction channel and the lowest energy reaction path of the whole process are determined, thus clarifying the reaction process of HPPD and inhibitor in experiments. In chapter 3, the bionic model [(Tpph,Me) Fe II (PPH)] of ethyl hydroxyl mandelate synthase (HMS) is studied by means of density functional theory (DFT). The main configuration parameters, such as bond length, bond angle, charge and so on, are calculated by two-step oxygenation and oxidative decarboxylation. By analyzing and comparing the reaction mechanism of HMS and bionic model, it is found that the first step decarboxylation reaction of bionic model [(Tpph,Me) FeII (PPH)] is consistent with that of HMS. In chapter 4, the coordination of three kinds of bisthiourea derivatives with zinc ion, nickel ion and copper ion is studied. The bond length, bond angle, charge, binding energy and frontier orbital configuration parameters of the complexes are obtained. Dithiourea derivative (Tha) forms hexahedral octahedral configuration with zinc ion and nickel ion, but it can't form complex with copper ion, (Thb) derivative of bisthiourea derivative forms four coordination compound with zinc ion, nickel ion form six coordination compound, and copper ion form hexahedron compound. (Thc), a bisthiourea derivative, forms four coordination compounds with three metal ions. By analysis and comparison, it is found that different coordination modes of copper ions are due to different hybrid modes. The fifth chapter summarizes the content of the full text, explains the shortcomings of this paper, and makes a plan for the later work plan.
【學位授予單位】：魯東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：Q55;O621.13

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本文編號：2292921