水溶液环境下手性配合物Phe·Ca2+对映异构机理的DFT研究
The DFT study on the isomerization mechanism of chiral complexes Phe·Ca2+ in aqueous solution
- 中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2023年62卷第6期 页码：50-60
- 作者机构：
1.白城医学高等专科学校基础医学院，吉林 白城 137000
2.白城师范学院理论计算中心，吉林 白城 137000
- 作者简介：
赵丽红（1970年生），女；研究方向：药物化学；E-mail：zhaolihong@bcmc.edu.cn
姜春旭（1988年生），男；研究方向：计算机应用化学；E-mail：jcx@bcnu.edu.cn
王佐成（1963年生），男；研究方向：计算化学；E-mail：wzc@bcnu.edu.cn
- 基金信息：白城医学高等专科学校科研平台项目(BYZK202222);白城医学高等专科学校高层次人才团队建设项目(BCYZ20220408);吉林省科技发展计划自然科学基金(20160101308C)
DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.2022C023
中图分类号： O641.12纸质出版日期：2023-11-25，
网络出版日期：2023-02-20，
收稿日期：2022-11-10，
录用日期：2023-02-02
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赵丽红,彭国强,郝成欣等.水溶液环境下手性配合物Phe·Ca2+对映异构机理的DFT研究[J].中山大学学报(自然科学版),2023,62(06):50-60.
ZHAO Lihong,PENG Guoqiang,HAO Chengxin,et al.The DFT study on the isomerization mechanism of chiral complexes Phe·Ca2+ in aqueous solution[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2023,62(06):50-60.
赵丽红,彭国强,郝成欣等.水溶液环境下手性配合物Phe·Ca2+对映异构机理的DFT研究[J].中山大学学报(自然科学版),2023,62(06):50-60. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.2022C023.
ZHAO Lihong,PENG Guoqiang,HAO Chengxin,et al.The DFT study on the isomerization mechanism of chiral complexes Phe·Ca2+ in aqueous solution[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2023,62(06):50-60. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.2022C023.
摘要
采用DFT（density functional theory）的M06-2X、MN15方法和处理溶剂效应的SMD模型方法，研究了水溶液中
S
-苯丙氨酸（
S
-Phe）与二价钙（Ca
2+
）配合物（Phe·Ca
2+
）的对映异构。反应通道研究发现，
S
-Phe·Ca
2+
的对映异构可在质子以N和O分别为桥以及O和N联合为桥迁移的3个通道上实现。计算表明：最优势通道是质子以N为桥迁移，隐性水溶剂效应下决速步自由能垒是227.5 kJ/mol，显性水溶剂效应下该能垒降至108.0~117.6 kJ/mol。结果表明：水溶液中手性Phe·Ca
2+
的消旋过程十分缓慢，将其用于生命体同补苯丙氨酸和钙元素可能比较安全。
Abstract
The enantiomerism of amphoteric phenylalanine （
S
-Phe） with divalent calcium （Ca
2+
） complex （Phe·Ca
2+
） in aqueous solution was studied by using M06-2X and MN15 methods based on DFT （density functional theory） and SMD model method to deal with solvent effect. The study of reaction channel found that enantiomerism of
S
-Phe·Ca
2+
can be realized on three channels in which protons use N as bridge， O as bridge ， O and N combine to form a bridge. The calculation shows that the reaction channel of H proton transfer with amino N as bridge has advantages under the effect of recessive solvent and its energy barrier is 227.5 kJ/mol， and the barrier is reduced to between 108.0 and 117.6 kJ/mol under the dominant solvent effect. According to the research results， chiral Phe·Ca
2+
complex is hard to racemize in aqueous solution， and it might be safer to be used for life supplementing phenylalanine and calcium.
关键词
苯丙氨酸二价钙DFT（density functional theory）对映异构自由能垒
Keywords
phenylalaninecalcium ion （Ca2+）DFT（density functional theory）optical isomerismenergy barrier
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