2，6-二巰基嘌呤互變異構體熱力學性質與動力學過程的理論研究.pdf

1、嘌呤及其硫代衍生物存在于許多生物體系中，大量的實驗結果表明，這些衍生物能與致癌物質發(fā)生反應，是一種良好的抗癌試劑，在臨床醫(yī)學上有著非常重要的意義。這些衍生物活性分子在生物體中存在著互變異構現(xiàn)象，不同的異構體有不同的生物活性，這些異構體的相對穩(wěn)定性和異構體之間的相互轉變對其性質具有重要的影響。因此，本研究論文將對生物活性分子2，6-二巰基嘌呤互變異構體的熱力學性質和動力學過程進行了系統(tǒng)的理論研究。研究內容分如下三個部分： (1)利

2、用密度泛函理論(DFT)B3LYP/6-3¨G(d，p)方法，水相計算采用自洽反應場(SCRF)中的Onsager模型，對氣相和水相中可能存在的13種2,6-二巰基嘌呤互變異構體分別進行了結構優(yōu)化，并計算了各異構體的熱力學參數(shù)、偶極矩及原子凈電荷。計算結果表明，不論是氣相還是水相，二硫酮DTP(1，3,7)是最穩(wěn)定的構型。溶劑化效應使各異構體的穩(wěn)定性均增強，偶極矩大的溶質分子其穩(wěn)定性顯著增大，而且溶劑化吉布斯自由能與異構體在兩相中偶極矩

3、之差存在相關性。在水相中二硫酮DTP(1，3，7)與致癌物BPDE進行親核取代反應時，二硫酮DTP(1，3，7)中的S10原子優(yōu)先進攻親電試劑BPDE。 (2)采用密度泛函B3LYP/6-311+G(d，p)方法對標題化合物質子轉移引起的硫醇式與硫酮式互變異構反應進行了計算研究，獲得了互變異構過程的反應焓、活化能、活化吉布斯自由能和質子轉移反應的速率常數(shù)等性質。計算結果表明，2,6-二巰基嘌呤無論是孤立分子還是一水合物，其二硫酮

4、式DTP(1，3，7)是最穩(wěn)定異構體。由二硫酮式通過分子內質子轉移向二硫醇式異構化共有6條反應通道，其主通道(1)速控步驟的活化能為139.1kJ·mol-1，速率常數(shù)為2.16×10-12s-1；當水分子參與反應以雙質子轉移機理異構化時，活化能顯著降低，有利于硫酮式向硫醇式轉變，其主通道(7)速控步驟的活化能為61.3kJ·mol-1，速率常數(shù)為1.33×101s-1。計算結果還表明，氫鍵作用在增大2,6-二巰基嘌呤氫鍵一水合物穩(wěn)定性

5、、降低質子轉移異構化反應活化能等方面起著重要的作用。 (3)利用密度泛函理論B3LYP/6-311+G(d，p)方法，對兩種能量較接近的二硫酮式DTP(1，3，7)和DTP(1，3，9)互變異構過程進行了理論計算，獲得了零點能、總能量和吉布斯自由能等熱力學數(shù)據(jù)，再通過內稟反應坐標(IRC)對所有過渡態(tài)構形加以確認。計算結果顯示，可能的反應通道有3個，分別標記為P(1)、P(2)和P(3)。在分子內質子轉移時，共有10種異構體和1

6、1個過渡態(tài)，主反應通道為P(2)，其控速步驟的活化能壘為220.0kJ·mol-1，當主反應通道中有一個水分子存在時，活化能壘升高了12.3kJ·mol-1，與水分子參與硫酮式向硫醇式轉變以雙質子轉移機理異構化過程不同，這主要是由于過渡態(tài)結構TS19W中的水分子偏離了咪唑環(huán)的平面，與環(huán)平面幾乎成垂直關系。N7上的質子首先遷移至咪唑環(huán)的C8原子上，使得C8原子由原來sp2雜化轉變?yōu)閟p3雜化，即C8的雜化構型發(fā)生改變，從而使環(huán)骨架的成鍵方