水液相下
α -丙氨酸Se（Ⅳ）配合物手性翻转的密度泛函理论研究Density function theoretical study on the chiral flip of
α -alanine Se（Ⅳ） complex in water-liquid phase environment- 中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2023年62卷第1期 页码：149-160
- 作者机构：
1.白城师范学院计算机科学学院，吉林 白城 137000
2.白城师范学院物理学院，吉林 白城 137000
3.白城市中心医院心血管内科，吉林 白城 137000
- 作者简介：
乔朝阳（1969年生）男；研究方向：计算机应用化学，E-mail：qcy@bcnu.edu.cn
杨晓翠（1965年生），女；研究方向：物理化学；E-mail：yxc@bcnu.edu.cn
王佐成（1963年生），男；研究方向：量子化学；E-mail：wzc@bcnu.edu.cn
- 基金信息：全国大学生创新项目(202110206011);吉林省教育厅科学研究规划项目(JJKH20210010KJ);吉林省科技发展计划自然科学基金(20130101131JC)
DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.2022C001
中图分类号： O641.12纸质出版日期：2023-01-25，
网络出版日期：2022-06-07，
收稿日期：2021-12-31，
录用日期：2022-02-19
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乔朝阳,刘芳,张雪娇等.水液相下α-丙氨酸Se（Ⅳ）配合物手性翻转的密度泛函理论研究[J].中山大学学报(自然科学版),2023,62(01):149-160.
QIAO Chaoyang,LIU Fang,ZHANG Xuejiao,et al.Density function theoretical study on the chiral flip of α-alanine Se（Ⅳ） complex in water-liquid phase environment[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2023,62(01):149-160.
乔朝阳,刘芳,张雪娇等.水液相下α-丙氨酸Se（Ⅳ）配合物手性翻转的密度泛函理论研究[J].中山大学学报(自然科学版),2023,62(01):149-160. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.2022C001.
QIAO Chaoyang,LIU Fang,ZHANG Xuejiao,et al.Density function theoretical study on the chiral flip of α-alanine Se（Ⅳ） complex in water-liquid phase environment[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2023,62(01):149-160. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.2022C001.
摘要
采用密度泛函理论的M06和MN15方法，结合极化连续介质的SMD模型方法，研究了
S
-
α
-丙氨酸（
S
-
α
-Ala）与4价硒（Se（Ⅳ））配合物（Se（Ⅳ））的手性翻转机理。反应通道研究发现，
S-α
-Ala·Se（Ⅳ）可在
α
-H质子只以羰基O作媒介迁移；
α
-H质子向羰基O迁移后，质子再从氨基N向
α
-C迁移；质子从质子化氨基向羰基O迁移后，
α
-H质子再以氨基N作媒介迁移的3个通道上实现手性翻转。势能面计算表明：第3个反应通道最具优势，隐性水溶剂效应下的自由能垒是227.6 kJ/mol，来自于质子从氨基N向
α
-C迁移的过渡态；显性水溶剂效应下的自由能垒是155.6 kJ/mol，来自于质子从质子化氨基N向羰基O迁移的过渡态。结果表明：水液相下手性
α
-Ala·Se（Ⅳ）很难消旋，其用于生命体同补
α
-Ala和Se（Ⅳ）有较好的安全性。
Abstract
The chiral flip mechanism of
S
-
α
-alanine（
S-α
-Ala） and tetravalent selenium（Se（Ⅳ）） complexes（
S-α
-Ala·Se（Ⅳ）） was studied by means of M06 and MN15 methods based on density functional theory and SMD model method of polarized continuum. The study of reaction channels shows that
S-α
-Ala·Se（Ⅳ）
can be transferred when the carbonyl O atom as the only medium of
α
-H proton； the proton transfers to
α
-C from amino group N after the
α
-H proton is transferred to carbonyl O atom； after the proton of protonated amino transfers to carbonyl O atom，
α
-H proton achieves chiral flip in three channels with amino group N as the medium of protolysis. Investigation on the potential energy surface shows that the third reaction channel has the most advantage， the free energy barrier is 227.6 kJ/mol
under the effect of recessive solvent， it comes from the transient state of the proton moving from amino group N to
α
-C； Under the dominant solvent effect， the free energy barrier is 155.6 kJ/mol， it comes from the transient state of the proton moving from protonated amino group N to carbonyl O atom. The results show that chiral
α
-Ala·Se（Ⅳ） is difficult to racemize in water-liquid phase， and thus it is relatively safe to be used to supply
α
-Ala and Se（Ⅳ）
for life simultaneously.
关键词
α-丙氨酸4价硒密度泛函理论手性翻转能垒
Keywords
α-alaninetetravalent seleniumdensity functional theorychiral flipenergy barrier
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