查尔酮合成酶催化机理中的分子力场参数拟合

论文摘要

査尔酮合成酶广泛存在于植物体内，对体系内其它酶的形成起关键作用，其催化机理的研究已是理论化学领域的热点。查尔酮合成酶的催化性能与查尔酮分子有关,对查尔酮进行分子力场优化能够为后继的分子动力学计算提供基础。本文利用GAUSSIAN03程序、CHARMM27力场,研究了查尔酮分子及模型化合物F的力场,从几何构型、原子电荷、键长、键角、二面角方面进行优化,对与水相互作用、振动频率、势能曲线进行了分析。主要围绕以下几方面展开:（1）拆分目标分子确定模型化合物F,研究了MP2/6-31G（d）水平下的几何构型,调整了新型原子的电荷并对F与水的相互作用进行了计算,结果显示:O2与水分子相互作用最强,H6与水的相互作用最弱,空间位阻等因素导致H6的作用距离比H7的作用距离小,O2的作用距离最小。（2）对模型化合物F的振动频率进行了计算,在力场中优化平衡状态下的键长、键角,得到了与QM数据一致的键长、键角;调整了键长、键角、二面角的力常数,得到了2组与QM数据比较符合的振动频率。从0度到360度,间隔15度进行势能扫描,含双键的二面角扭转得到了势能面1,另一个得到势能面2。调整二面角参数,结果显示连接羰基碳原子与烯烃碳原子的键的扭转对势能面2的影响较大,其它二面角参数对势能面1的影响较大,得到的势能面1与QM结果趋势一致,而势能面2与QM结果完全一致。优化的过程表明:电荷的变化对相互作用影响大,键长和键角项主要影响振动频率,二面角项对势能变化起关键作用。（3）建立了查尔酮分子力场,模型化合物两端的甲基被苯酚替代,在整体电荷为零的情况下对电荷进行微小调整,重新优化了分子各二面角项,发现连接羰基碳原子和苯酚的键、连接烯烃碳原子和苯酚的键的扭转对整体势能的影响较大,研究了其它12组二面角的各项参数,得到了与QM趋势一致的势能优化曲线。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 酶催化作用简介
• 1.2.1 酶的定义
• 1.2.2 酶的催化特点
• 1.3 查尔酮类化合物的研究进展
• 1.3.1 黄酮类物质简介
• 1.3.2 查尔酮化合物的结构及催化性能
• 1.4 本论文研究内容
• 第2章 理论基础和计算方法
• 2.1 量子化学
• 2.2 薛定鄂方程及三个基本近似
• 2.3 几种重要积分和 Hartree-Fock-Roothaan 方程
• 2.4 电子相关和微扰理论
• 2.5 密度泛函理论
• 2.6 势能的计算
• 2.7 分子力学
• 2.7.1 分子力场介绍
• 2.7.3 几种著名力场
• 2.8 振动频率的计算
• 第3章 模型化合物的CHARMM 力场优化
• 3.1 引言
• 3.2 计算方法
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 模型化合物的初始几何构型
• 3.3.2 模型化合物与水分子的相互作用
• 3.3.3 新型原子的电荷优化
• 3.3.4 键长键角的优化
• 3.3.5 振动频率的计算
• 3.3.6 势能的计算
• 3.4 本章小结
• 第4章 查尔酮分子的CHARMM 力场优化
• 4.1 引言
• 4.2 计算方法
• 4.3 结果及讨论
• 4.3.1 几何构型的优化
• 4.3.2 查尔酮的势能计算
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢