五种生物碱基的氢键二聚体等体系的理论研究

论文摘要

本论文中,我们选择了生物体系中最基本的组成单元—DNA和RNA中的五种碱基的氢键二聚体以及2,4-二硫基胸腺嘧啶与水分子的氢键二聚体作为我们的研究对象,围绕分子间相互作用的理论研究方法及分子间相互作用的本质进行了详细的探讨。对于五种碱基的氢键二聚体,我们选用了较高级别的计算水平（B3LYP/6-311++G**）来进行结构优化和振动频率分析,对于二聚体的相互作用能则是选择使用B3LYP/6-311++G**水平下的优化结构进行单点计算,计算的水平分别为B3LYP/6-311++G**和MP2/6-311++G**。通过比较计算结果我们发现,对于我们所研究的体系,两种方法的结果是一致的,这为结果的可靠性提供了有说服力的保证。在此基础上,为了能进一步了解这些氢键二聚体的特征和本质,我们还对这些氢键复合物进行了全面细致的分析,包括自然键轨道（NBO）分析、分子中的原子（AIM）分析、核磁共振（NMR）分析以及分子静电势分析等。对于2,4-二硫基胸腺嘧啶与水分子的氢键二聚体,我们选择MP2/6-31G（d）为我们的计算水平,对其进行了结构优化和振动光谱分析,其后也采用了NBO分析、AIM分析和NMR分析等手段来对这些复合物进行全面的探讨。论文的主要内容如下:1、我们首先选用了尿嘧啶的十种平面型氢键二聚体为我们的研究对象,研究发现在这些二聚体中存在两种不同类型的氢键:N–H…O和C–H…O作用。其中N–H…O作用比C–H…O作用更强,二者均为正常的,红移型氢键。具有两个N–H…O作用的二聚体的稳定性很好,而同时具有两个C–H…O作用的二聚体稳定性是最差的。我们的计算结果与已有的文献相比较是一致的,肯定了我们所选取的研究方法是正确而有效的,这也为我们研究其它的生物分子体系打下了一定的基础。2、在前一章研究的基础上,选用胞核嘧啶的七种氢键二聚体为我们的研究对象,发现在这些二聚体中存在四种不同类型的氢键:N–H…O、N–H…N、C–H…

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 研究分子间相互作用的方法和理论
• 1.1 分子间相互作用的量子化学计算方法
• 1.1.1 超分子计算方法
• 1.1.2 具有分子相关能校正的高级方法
• 1.1.3 密度泛函（DFT）方法
• 1.1.4 基函数和键函数
• 1.1.5 BSSE 和CP 校正法
• 1.2 分子间相互作用研究常用的分析手段
• 1.2.1 自然键轨道（NBO）分析
• 1.2.1.1 自然集居数分析NPA(Natural Population Analysis
• 1.2.1.2 自然杂化轨道（NHO）理论分析
• 1.2.1.3 电子供体与受体（Donor－Acceptor）间键相互作用模型
• 1.2.2 分子中的原子（AIM）分析
• 1.2.2.1 AIM 理论简介
• 1.2.2.2 AIM 理论在分子间相互作用研究中的应用
• 参考文献
• 第二章 尿嘧啶（Uracil）氢键二聚体
• 2.1 研究背景
• 2.1.1 碱基二聚体的研究状况简介
• 2.1.2 尿嘧啶二聚体的研究现况
• 2.2 计算方法
• 2.3 结果和讨论
• 2.3.1 结构、能量和振动光谱
• 2.3.2 NBO 分析
• 2.3.3 AIM 分析
• 2.3.4 分子静电势分析
• 2.3.5 核磁共振分析
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 胞核嘧啶（Cytosine）氢键二聚体
• 3.1 研究背景
• 3.2 计算方法
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 结构、能量和振动光谱
• 3.3.2 NBO 分析
• 3.3.3 AIM 分析
• 3.3.4 分子静电势分析
• 3.3.5 核磁共振分析
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 胸腺嘧啶（Thymine）氢键二聚体
• 4.1 研究背景
• 4.2 计算方法
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 结构、能量和振动光谱
• 4.3.2 NBO 分析
• 4.3.3 AIM 分析
• 4.3.4 分子静电势分析
• 4.3.5 核磁共振分析
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 鸟嘌呤（Guanine）氢键二聚体
• 5.1 研究背景
• 5.2 计算方法
• 5.3 结果和讨论
• 5.3.1 结构、能量和振动光谱
• 5.3.2 NBO 分析
• 5.3.3 AIM 分析
• 5.3.4 分子静电势分析
• 5.3.5 核磁共振分析
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 腺嘌呤（Adenine）氢键二聚体
• 6.1 研究背景
• 6.2 计算方法
• 6.3 结果和讨论
• 6.3.1 结构、能量和振动光谱
• 6.3.2 NBO 分析
• 6.3.3 AIM 分析
• 6.3.4 分子静电势分析
• 6.3.5 核磁共振分析
• 6.4 本章小结
• 参考文献
• 第七章 2,4-二硫基胸腺嘧啶与水分子氢键二聚体
• 7.1 研究背景
• 7.2 计算方法
• 7.3 结果和讨论
• 7.3.1 异构体的结构和能量
• 7.3.2 结构、能量和振动光谱
• 7.3.3 NBO 分析
• 7.3.4 AIM 分析
• 7.3.5 核磁共振分析
• 7.4 本章小结
• 参考文献
• 论文总结
• 攻读博士学位期间完成的文章目录
• 致谢