摘要: L-酪氨酸在生物体内具有重要的生理作用，研究其旋光异构过程对提高氨基酸的储存稳定性、了解化石年代、生命起源等有重要意义，本文利用量子化学密度泛函理论，研究了酪氨酸分子的消旋以及镁铝水滑石对其消旋的影响机理。主要得到下列结果：1、在B3... 展开 L-酪氨酸在生物体内具有重要的生理作用，研究其旋光异构过程对提高氨基酸的储存稳定性、了解化石年代、生命起源等有重要意义，本文利用量子化学密度泛函理论，研究了酪氨酸分子的消旋以及镁铝水滑石对其消旋的影响机理。主要得到下列结果：1、在B3LYP/6-311++G(d，p)水平上对L-酪氨酸分子的基态(S<,0>)和三重激发态(T<,1>)旋光异构反应机理进行了研究，分别优化得到了S<,0>态和T<,1>态的反应物、产物、中间体和过渡态的稳定几何构型，通过振动分析得到的虚频和计算的内禀反应坐标对过渡态进行了确认，并得到了零点能，根据基态和激发态反应途径分析了光反应机理。计算结果表明，L-酪氨酸分子(L-tyr)的旋光异构过程有烯醇式中间体生成，反应路径分三步完成，S<,0>和T<,1>态的变化途径相似。L-酪氨酸到中间体以及中间体到D-酪氨酸在S<,0>态时位垒分别为291.58、201.88kJ·mol<'-1>，T<,1>态时分别为63.45、129.76kJ·mol<'-1>，说明在S<,0>态时的反应位垒较高，不容易发生旋光异构；而T<,1>态反应位垒较低，容易发生反应。采用TDDFT方法在B3LYP/6-311++G(d，p)的级别上对反应体系涉及的酪氨酸单重激发态的位能面进行了计算，得知在波长为261.53nm的紫外光照射条件下，L-酪氨酸分子可以由电子基态S<,0>态跃迁至电子激发态S<,1>态，由于三重态的寿命相对较长，且S<,1>态与T<,1>态位能面比较接近，在光反应过程中，体系可以通过系间窜越从S<,1>态跃迁到T<,1>态。2、通过构建LDHs微观结构模型，采用密度泛函理论B3LYP方法，在6-31G(d，p)水平上对其进行结构优化和频率分析，并计算了主客体相互作用能，从几何参数、电荷布居、前线轨道、以及相互作用能等角度探讨了LDHs主体层板与酪氨酸离子间的超分子作用，层板与客体阴离子(L-tyr和D-tyr)之间的距离表明主客体之间存在着氢键作用，自然键轨道(NBO)分析说明了主客体间存在着静电作用，前线分子轨道计算表明在吸附过程中电子从酪氨酸阴离子的HOMO轨道向层板LUMO的轨道转移。对单层板吸附阴离子的结构模型进行全优化后所得主客体相互作用能分别为-1135.12和-1137.15kJ·mol<'-1>。由于超分子组装效应使手性碳上的质子难以转移，因而酪氨酸插层组装的水滑石能够保持其手性特征。 收起