检索结果-内蒙古大学图书馆

大学化学 2025年第3期40卷 100-107页

作者：陆星元姚宇涛谷俊井苏培峰厦门大学化学化工学院福建厦门361005 福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005 固体表面物理化学国家重点实验室(厦门大学) 福建厦门361005

能量分解分析方法是一种研究分子相互作用的定量分析理论方法,在分子自组装、药物设计、化学反应机理、力场发展等各个领域得到广泛应用。现有化学本科教材对分子相互作用的讲授过于浅显,逐渐不适应现在化学系本科的培养要求。为深化大... 详细信息

能量分解分析方法是一种研究分子相互作用的定量分析理论方法,在分子自组装、药物设计、化学反应机理、力场发展等各个领域得到广泛应用。现有化学本科教材对分子相互作用的讲授过于浅显,逐渐不适应现在化学系本科的培养要求。为深化大学本科学生对分子相互作用的认知,本文简述了能量分解分析方法的基本概念,介绍了具有代表性的广义Kohn-Sham能量分解分析(GKS-EDA)方法及其在六聚水多体效应中的应用。

关键词：能量分解分析水团簇多体效应

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解析P450催化芳环羟基化反应的机理:氧化芳烃途径以及区域选择性的探究（英文）

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Chinese Journal of Catalysis 2025年第3期 420-430页

作者：黄群张璇孙光武邱瑞英罗兰王翠珍高龙威高兵陈波王斌举王健博浙江大学医学院 “多脏器衰竭预警与干预”教育部重点实验室浙江大学第二附属医院综合ICU及药物生物技术研究所湖南师范大学化学化工学院化学生物学与中药研究教育部重点实验室植化单体开发与利用湖南省重点实验室重庆理工大学药学与生物工程学院厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建省理论与计算化学重点实验室宁波大学新药技术研究院天体化学与空间生命-钱学森空间科学协同研究中心湖南大学化学化工学院化学生物学与纳米医学研究所化学/生物传感与化学计量学国家重点实验室

P450酶催化的芳环羟基化在芳香族化合物的解毒、生物合成和潜在致癌作用中均起着重要作用.虽然其催化机理与烷烃的羟基化一样,是由高反应活性的血红素-Fe(IV)=O(CpdI)介导,但相比之下, CpdI与芳香族π系统的反应更为复杂.尽管P450催化... 详细信息

P450酶催化的芳环羟基化在芳香族化合物的解毒、生物合成和潜在致癌作用中均起着重要作用.虽然其催化机理与烷烃的羟基化一样,是由高反应活性的血红素-Fe(IV)=O(CpdI)介导,但相比之下, CpdI与芳香族π系统的反应更为复杂.尽管P450催化芳环羟基化的机理被研究了几十年,目前仍存在许多争议.此外,实验表明取代芳香族化合物的羟基化通常发生在邻位或对位,该区域选择性是否与已知或未知中间体的生成有关,还没有相关研究.因此,有关P450催化芳环羟基化的真实过程以及机理细节仍有待深入研究.有机分子中,氟元素的引入可以显著提高化合物的代谢稳定性,据此我们推测含氟芳香族化合物,可能是P450催化芳环羟基化反应中获得稳定中间体的合适底物.因此,本文以α-氟代苯乙酸乙酯为化学探针, P450-BM3为催化剂,以期检测出相应的关键中间体,详细阐明P450催化芳环羟基化的机理.通过对α-氟代苯乙酸乙酯转化体系进行反应时间尺度监测,成功捕获了芳烃1,2-氧化物和芳烃2,3-氧化物两个环氧化中间体,并对其进行了制备与分离.结合两个环氧化中间体的质谱、核磁及其Diels-Alder反应衍生物的晶体结构检测分析,首次对两种环氧化中间体的结构进行了确定.进一步利用分离所得的两个环氧化中间体进行反应性探究,发现其均可通过NIH迁移,形成不稳定的酮中间体.该中间体迅速发生重排,形成芳环羟化产物2-氟-2-(2-羟基苯基)乙酸乙酯.而该芳环羟化产物可自发脱氟,进一步在还原酶作用下生成脱氟产物2-(2-羟基苯基)乙酸乙酯,这一系列证据证实了“芳烃氧化物形成-NIH迁移”机制确实存在于P450催化芳环的羟化反应中.此外,通过混合簇连续体(HCC)模型计算对P450催化芳环羟基化反应过程和区域选择性机理进行了解释,结合NIH迁移的条件,推测环氧化中间体的化学性质以及水分子的影响是影响其环氧结构开环的关键因素.最后,为了验证P450催化芳环羟基化的“环氧化物形成-NIH迁移”机制的普遍性,本文进一步探究了P450催化天然底物肉桂酸甲酯的芳环羟基化过程.通过对其进行反应时间尺度监测,成功捕获了一个手性环氧中间体,利用分离所得的环氧化中间体进行反应性测试,发现其能自发转化成邻羟基产物3-(2-羟基苯基)-2-丙烯酸甲酯,这进一步证明了芳烃氧化物途径确实参与了P450催化的芳环羟基化.综上,本文成功证明了P450催化芳环羟基化的“芳烃氧化物形成-NIH迁移”机制并对其区域选择性机理进行了解析,不仅为P450催化芳环羟基化的芳烃氧化物途径提供了最直接的证据,为该反应过程中存在的区域选择性提供了新的见解,而且也为实现芳香化合物的不对称去芳构化提供了一种新的途径.

关键词：芳环羟基化细胞色素P450 芳烃氧化物区域选择性脱芳构化

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符合独立五元环规则的C_(100)(417)Cl_(28)形成机理的密度泛函理论研究

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物理化学学报 2018年第3期34卷 256-262页

作者：尹凡华谭凯厦门大学化学化工学院、福建省理论与计算重点实验室福建厦门361005

实验上捕获到C_(100)(417)Cl_(28),但其形成机理仍不清楚。本文采用密度泛函理论(DFT)方法研究了生成C_(100)(417)Cl_(28)的反应机理,考虑了可能的经Stone-Wales(SW)转化、直接氯化和来自于骨架转变等反应路径。结果表明:C_(100)(417)Cl... 详细信息

实验上捕获到C_(100)(417)Cl_(28),但其形成机理仍不清楚。本文采用密度泛函理论(DFT)方法研究了生成C_(100)(417)Cl_(28)的反应机理,考虑了可能的经Stone-Wales(SW)转化、直接氯化和来自于骨架转变等反应路径。结果表明:C_(100)(417)Cl_(28)形成的最主要来源是通过C_(102)(603)骨架转变,即经历氯化、C_2失去和SW转变而来。该结果能很好解释实验结果,对富勒烯氯化物的合成提供了理论依据。

关键词：密度泛函理论富勒烯氯化物骨架转变

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单壁AlAs(111)纳米管结构和电子性质的密度泛函理论研究

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物理化学学报 2017年第3期33卷 548-553页

作者：王玮谭凯厦门大学化学化工学院化学系福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

通过卷曲立方AlAs(111)单层片(sheets)构造了一系列(n,0)和(n,m)一维单壁纳米管。用周期性密度泛函理论(DFT)计算并比较了不同类型AlAs纳米管在几何结构、能量及电子性质等方面的差别。计算结果表明锯齿型和椅型纳米管应变能均为负值,... 详细信息

通过卷曲立方AlAs(111)单层片(sheets)构造了一系列(n,0)和(n,m)一维单壁纳米管。用周期性密度泛函理论(DFT)计算并比较了不同类型AlAs纳米管在几何结构、能量及电子性质等方面的差别。计算结果表明锯齿型和椅型纳米管应变能均为负值,并随着管径变大而逐渐变小。然而,它们的带隙相当不同:椅型纳米管为间接带隙,随着管径的增大而带隙减小;锯齿型纳米管为直接带隙,管径为1.87 nm时存在着一个极大带隙值(2.11 eV)。这种不同主要源于锯齿型纳米管铝原子间3p轨道的耦合贡献。

关键词：密度泛函理论砷化铝锯齿型椅型纳米管

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经典价键理论的从头算计算方法

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化学进展 2012年第6期24卷 1001-1007页

作者：苏培峰吴玮固体表面国家重点实验室、厦门大学化学化工学院、福建省理论与计算化学重点实验室厦门361005

价键理论是两大现代化学键理论之一,广泛应用于化学键本质和化学反应机理的研究。由于计算困难,价键理论应用局限于定性的讨论而无法有效地开展从头计算研究。现代经典价键理论在经典价键理论的理论基础上,引入合理有效的计算方法,提高... 详细信息

价键理论是两大现代化学键理论之一,广泛应用于化学键本质和化学反应机理的研究。由于计算困难,价键理论应用局限于定性的讨论而无法有效地开展从头计算研究。现代经典价键理论在经典价键理论的理论基础上,引入合理有效的计算方法,提高了价键计算的效率。本文回顾近年来经典价键理论从头算方法在提高计算精度和拓展研究范围方面的发展,并简要展望价键理论方法的发展趋势。

关键词：从头算价键方法发展复杂体系

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类单晶硅结构Si(C≡C―C_6H_4―C≡C)_4新材料的力学与光学性质:第一性原理研究

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物理化学学报 2018年第3期34卷 296-302页

作者：方磊孙铭骏曹昕睿曹泽星厦门大学化学化工学院福建厦门361005 厦门大学物理学系福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

基于单晶硅中Si的四面体成键特征及对其结构单元的替换修饰,我们设计了一种类单晶硅结构的新材料-C_(40)H_(16)Si_2。通过广泛的第一性原理计算,研究了这类材料的电子性质、力学性质和光学性质。计算结果表明,这种新材料具有好的热力学... 详细信息

基于单晶硅中Si的四面体成键特征及对其结构单元的替换修饰,我们设计了一种类单晶硅结构的新材料-C_(40)H_(16)Si_2。通过广泛的第一性原理计算,研究了这类材料的电子性质、力学性质和光学性质。计算结果表明,这种新材料具有好的热力学稳定性和机械稳定性。该材料的禁带宽度为3.32 eV,价带底和导带顶都位于Gamma点,是直接带隙宽禁带半导体材料。该材料的维氏硬度和密度非常小,不到单晶硅的十分之一,是一类低密度的柔性多孔材料。此外,该材料在紫外光区有强的吸收,有望应用于蓝绿光发光二极管。

关键词：第一性原理计算 C40H16Si2半导体材料低密度柔性材料光学性质

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基于完全活性空间自洽场的杂化多组态密度泛函方法λ-DFCAS

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高等学校化学学报 2021年第7期42卷 2218-2226页

作者：应富鸣计辰儒苏培峰吴玮厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室福建省理论与计算化学重点实验室化学化工学院厦门361005

提出了一种杂化多组态密度泛函新方法——λ-DFCAS.在λ-DFCAS方法中,电子相关能被分为静态和动态相关能.静态相关能由多组态波函数方法完全活性空间自洽场(CASSCF)得到,而动态相关能由密度泛函理论方法描述.两种相关能的杂化比例由一... 详细信息

提出了一种杂化多组态密度泛函新方法——λ-DFCAS.在λ-DFCAS方法中,电子相关能被分为静态和动态相关能.静态相关能由多组态波函数方法完全活性空间自洽场(CASSCF)得到,而动态相关能由密度泛函理论方法描述.两种相关能的杂化比例由一个可调节的参数λ控制.参数λ的取值取决于分子体系的多组态特性,在0~1之间变化,从而使得λ-DFCAS可以应用于各种强相关分子体系.该方法能够以与CASSCF相当的计算代价获得接近完全活性空间二阶微扰(CASPT2)的计算精度,并具备了大小一致性.

关键词：完全活性空间自洽场方法密度泛函理论多组态电子相关

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由锐钛矿(101)片卷曲成单壁纳米管的紧束缚密度泛函理论研究

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物理化学学报 2012年第8期28卷 1843-1848页

作者：刘昊林梦海谭凯厦门大学化学化工学院固体表面化学国家重点实验室福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

通过卷曲二维锐钛矿(101)周期性单层片(sheets)构造了一系列不同手性((n,0), (0,m), (n,m))的一维单壁TiO2纳米管. 用周期性紧束缚密度泛函理论(DFTB)方法计算并比较了不同管径和手性的TiO2纳米管在几何结构、电子性质等方面的差别. 结... 详细信息

通过卷曲二维锐钛矿(101)周期性单层片(sheets)构造了一系列不同手性((n,0), (0,m), (n,m))的一维单壁TiO2纳米管. 用周期性紧束缚密度泛函理论(DFTB)方法计算并比较了不同管径和手性的TiO2纳米管在几何结构、电子性质等方面的差别. 结果表明: 除了(6,0)管, 其余纳米管随着管径的增大, 应变能和能隙减小. 而在管径相同的情况下, 不同手性的(n,m)纳米管的应变能随着n/m的增加呈现先增大后减小的趋势, 能隙变化不大.

关键词：紧束缚密度泛函理论方法二氧化钛:锐钛矿纳米管

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乳胶清除蛋白LcpK30催化氧气裂解聚顺-1,4异戊二烯机理

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科学通报 2021年第22期66卷 2887-2897页

作者：吴鹏陈倩倩王斌举厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室厦门361005 福建省理论与计算化学重点实验室厦门361005

乳胶清除蛋白LcpK30是一种内型双加氧酶,其通过活化分子氧催化裂解化学惰性的聚顺-1,4异戊二烯,进而生成醛和酮.实验发现活性区域的谷氨酸148对活性有重大影响,然而其作用机制和整个反应机理仍然存在争议.本研究使用量子力学/分子力学... 详细信息

乳胶清除蛋白LcpK30是一种内型双加氧酶,其通过活化分子氧催化裂解化学惰性的聚顺-1,4异戊二烯,进而生成醛和酮.实验发现活性区域的谷氨酸148对活性有重大影响,然而其作用机制和整个反应机理仍然存在争议.本研究使用量子力学/分子力学组合方法研究了乳胶清除蛋白催化分子氧氧化裂解天然橡胶模型化合物的反应机理.计算结果显示谷氨酸148在反应过程中为质子化态,并与铁(Ⅲ)-超氧物种形成稳定氢键,因此其作用可能与调节铁(Ⅲ)-超氧物种与底物的位置有关.可能反应机理为:(1)铁(Ⅲ)-超氧物种的远端氧进攻底物碳碳双键,形成过氧烃自由基中间体;(2)近端氧回弹到碳自由基,形成过氧化物中间体和铁(Ⅱ)中心;(3)铁(Ⅱ)调节的过氧化物中间体O–O键还原裂解,生成邻二醇自由基负离子中间体;(4)邻二醇自由基负离子C–C键断裂,生成产物醛和酮.此外,计算发现,过氧化物中间体O–O键直接断裂反应能垒超过160 kJ/mol,表明铁(Ⅱ)的催化对于过氧化物中间体的后续转化至关重要.因此,本研究结果不仅加深对于Lcp_(K30)反应机理的理解,而且为Lcp酶降解合成橡胶材料的设计和工程化提供有用信息.

关键词：乳胶清除蛋白催化量子力学/分子力学组合方法反应机理橡胶降解血红素酶

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酶催化过程的全程模拟

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物理化学学报 2017年第4期33卷 691-708页

作者：赵媛曹泽星河南大学天然药物与免疫工程重点实验室河南开封475004 厦门大学化学化工学院福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

酶催化包括底物到活性区的输运、选择催化化学反应及产物释放等复杂过程,由于复杂的蛋白质环境效应,任一化学和非化学过程都有可能是决定酶活性的关键步骤。为了全面认识酶催化活性,我们对几类酶催化过程进行了广泛的组合量子/分子力学(... 详细信息

酶催化包括底物到活性区的输运、选择催化化学反应及产物释放等复杂过程,由于复杂的蛋白质环境效应,任一化学和非化学过程都有可能是决定酶活性的关键步骤。为了全面认识酶催化活性,我们对几类酶催化过程进行了广泛的组合量子/分子力学(QM/MM)和经典分子力学(MM)动力学模拟(MD)研究,详细地讨论了整个酶催化过程的分子机制、关键残基的作用和蛋白质环境效应,丰富了对酶催化活性的认识。随着多尺度模型和计算模拟方法的进一步完善与发展,有望实现超大复杂生物酶催化过程的全程模拟研究,为酶工程领域的相关研究提供支持。

关键词：酶催化底物输运自由能计算 QM/MM MD模拟随机加速动力学模拟

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