论文部分内容阅读
碱金属离子Na+和K+是自然界中含量最丰富的金属离子,它们在多种生命过程和化学过程中起到至关重要的作用,Na+和K+与多肽和蛋白质的相互作用促进了许多生命过程完成,因此Na+/K+与一些简单模型体系的相互作用受到了科学界的广泛关注,尤其是它们与水分子、氨基酸和一些简单肽分子的相互作用。本文应用量子化学方法和原子-键电负性均衡方法(ABEEM/MM)对Na+(H+2O)n和K(H2O)n(n=16)体系以及Na+、K+与水、丝氨酸、苏氨酸以及六种二肽分子(甘氨酸二肽,半胱氨酸二肽,亮氨酸二肽,苏氨酸二肽,酪氨酸二肽和缬氨酸二肽)的相互作用的体系进行理论研究。首先选取Na+(H2O)n和K+(H2O)n(n=16)体系作为研究对象,采用MP2/6-31++G(d,p)方法进行几何构型的优化及频率的计算;进而在MP2/6-311++G(2d,2p)水平下考虑基组重叠误差(BSSE),对优化得到的稳定结构进行了能量计算。在ABEEM/MM模型下,以从头算HF/STO-3G所计算的体系电荷为基准,重新拟合确定了Na+和K+的ABEEM/MM参数,并且构建了精确描述碱金属离子Na+/K+与水分子相互作用的势能函数,利用该函数计算了Na+(H2O)n和K+(H2O)n(n=16)体系的结构和能量。与上述量子化学方法计算结果相比,在结构方面,Na+、K+与内水合层中水分的氧原子的平均距离RM-O的平均绝对偏差分别0.042和0.057,内水合层中水分子的氢氧键的平均距离RO-H的平均绝对偏差分别0.001和0.003;在能量方面,所计算的连续结合能的平均绝对偏差分别为0.373kcal/mol和0.052kcal/mol。将上述体系下的Na+和K+的ABEEM/MM参数用于研究Na+、K+与丝氨酸、苏氨酸以及六种二肽分子的相互作用的体系中,进一步构建用于Na+、K+与六种二肽分子各个体系的ABEEM/MM势能函数,计算了各个模型体系的电荷分布和总的结合能,其结果与量子化学计算结果相一致。