The effect of water molecule （cluster） and aqueous solvent on proline copper（Ⅱ） enantiomerization

LIU Fang; XIN Zhirong; FAN Yanjie; LI Xinyu; PAN Yu; YANG Qinghui; JIANG Chunxu; WANG Zuocheng

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2021C018

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The effect of water molecule （cluster） and aqueous solvent on proline copper（Ⅱ） enantiomerization

Research articles | 更新时间：2023-11-01

- The effect of water molecule （cluster） and aqueous solvent on proline copper（Ⅱ） enantiomerization
- Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni Vol. 61, Issue 5, Pages: 105-116(2022)
- 作者机构：
  
  白城师范学院物理学院，吉林白城 137000
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.2021C018
  CLC： O641.12
- Published：25 September 2022，
  
  Published Online：07 January 2022，
  
  Received：25 August 2021，
  
  Accepted：30 September 2021
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刘芳,辛志荣,范艳洁等.水分子（簇）和水溶剂对脯氨酸铜（Ⅱ）对映异构的影响[J].中山大学学报(自然科学版),2022,61(05):105-116.

LIU Fang,XIN Zhirong,FAN Yanjie,et al.The effect of water molecule （cluster） and aqueous solvent on proline copper（Ⅱ） enantiomerization[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2022,61(05):105-116.
刘芳,辛志荣,范艳洁等.水分子（簇）和水溶剂对脯氨酸铜（Ⅱ）对映异构的影响[J].中山大学学报(自然科学版),2022,61(05):105-116. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.2021C018.

LIU Fang,XIN Zhirong,FAN Yanjie,et al.The effect of water molecule （cluster） and aqueous solvent on proline copper（Ⅱ） enantiomerization[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2022,61(05):105-116. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.2021C018.

摘要

采用密度泛函理论的M06和MN15方法，结合自洽反应场理论的SMD模型方法，研究了水分子（簇）和水溶剂对气相

-脯氨酸二价铜配合物（

-Pro•Cu（Ⅱ））对映异构的影响。研究发现：

-Pro•Cu（Ⅱ）的对映异构可在5个通道a、b、c、d和e实现，a、b和c通道分别是

-H直接以O、Cu、N为桥迁移；c和d通道是Cu与羰基O双齿配位后，

-H以O为桥以及O和N联合为桥迁移（其中

-H以Cu为桥迁移是氢负离子迁移，其他为氢质子迁移）。势能面计算表明：孤立的

-Pro•Cu（Ⅱ）在b和c通道的对映异构有明显的优势，反应活化能分别是153.4和160.3 kJ·mol

-1

。水汽环境下c通道最具优势，反应活化能是143.7 kJ·mol

-1

，b通道最具劣势，在该通道的对映异构不能实现。水溶剂效应使c通道的反应活化能降到89.9 kJ·mol

-1

。结果表明：脯氨酸铜（Ⅱ）在气相和水汽相下可以保持其手性特征，在水液相下容易对映异构。

Abstract

The study investigated the effect of water molecule （cluster） and aqueous solvent on

-proline （Pro） divalent copper complex （

-Pro·Cu（II））enantiomerization under the gas phase using the methods of M06 and MN15 based on density functional theory combining with self-consistent reaction field of SMD model.The results showed that gas phase Cu

and carbonyl O monodentate ligand is the most stable. The enantiomerization of

-Pro•Cu（Ⅱ） can be realized in 5 channels a， b， c， d and e. In channel a， b and c

-H transfers directly with O， Cu and N as a bridge respectively. After Cu and carbonyl O are bidentately coordinated

-H transfers with O and O and N unite as a bridge in channel c and d（

-H transfers with Cu as a bridge， it is hydrogen anion migration. The other is hydrogen proton migration）. The potential energy surface calculation shows that the dominant pathways of the enantiomerization of isolated

-Pro•Cu（Ⅱ）

are pathways b and c， and the activation energy of the reaction is 153.4 and 160.3 kJ·mol

-1

respectively. The dominant pathway is channel c in the water vapor phase environment， and the activation energy of the reaction is 143.7 kJ·mol

-1

. Channel b is the most disadvantaged， and the enantiomerization in this channel cannot be achieved. The activation energy of channel c drops to 89.9 kJ·mol

-1

under the effect of aqueous solvent. The results show that Pro•Cu（Ⅱ） can maintain its chiral characteristics well in the gas phase， and is easy to be enantiomerized in the water vapor phase.

关键词

脯氨酸二价铜离子水分子（簇）水溶剂对映异构密度泛函理论过渡态能垒

Keywords

proline（Pro）cupric ion （Cu2+）water molecule （cluster）aqueous solventenantiomerizationdensity functional theorytransient stateenergy barrier

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