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唇形科香茶菜属植物在我国约有90多种,是我国民间广泛使用的草药。该类植物富含对映—贝壳杉烷型二萜化合物,研究表明该类化合物具有广泛的生物活性,其细胞毒作用一直是研究者最感兴趣且报道最多的一类活性。为了更加深入的研究和寻找这类化合物细胞毒活性的构效关系及其作用机理,本文借助量子化学的密度泛函方法,对甘肃产的香茶菜的化学成分Kamebacetal A、Wangzaozin A、Epinodosinol进行了理论研究,探讨了其结构与细胞毒活性的构效关系。
首先通过实验值与各种计算方法的计算结果进行比较,确定了B3LYP/6-31G(d)为最佳研究方法,并采用此方法对三种化合物进行了构型研究。将其优化后的几何参数的计算值与实验值比较,并通过线性回归,相关系数R均大于0.998,充分说明计算值与实验值的一致性,更加证明了计算方法的可靠性。
然后在几何优化的基础上,采用规范原子不变轨道法,在B3LYP/6-31G(d),B3LYP/6-31G(d,p),B3LYP/6-31+G(d,p),B3LYP/6-31++G(d,p)四种水平上对三种化合物进行了1H—NMR和13C—NMR化学位移计算,并进行了统计误差分析,相关系数R均大于0.99,表明在B3LYP/6-31G(d)水平上计算即可满足要求。结果表明预测值与实验值吻合较好,充分说明结构的合理性及其方法的适用性。
为了深入的研究对映—贝壳杉烷二萜化合物的结构与细胞毒活性的关系及其贝壳杉烷作为给体,与H+,K+—ATP酶等受体反应的难易条件,我们采用B3LYP/-6-31G(d)方法,计算了三种化合物的MEP,通过分析它们的三维分子静电势图,从理论上说明了α—亚甲基环戊酮是非常重要的活性中心,同时通过比较其在气相和水相中的质子化能,发现该类化合物在水相中易与受体反应。