杯[]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究

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1、杯[4]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究杯[4]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究杯[4]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究杯[4]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究杯[4]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究杯[4]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究杯[4]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究杯[4]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究杯[4]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究杯[4]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究杯[4]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究杯[4]吡咯在不同溶

2、液中的分子动力学模拟研究杯[4]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究杯[4]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究Vo1.262005年2月高等学校化学CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIESNo.2312～316杯[-4]i11~咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究陈沛全.u,孙宏伟.,陈兰,沈荣欣,袁满雪,赖城明(1.南开大学化学系,2.南开大学元素有机化学国家重点实验室,3.南开大学科学计算研究所,天津300071)摘要运用分子动力学(MD)模拟方法对杯[4]吡咯与

3、不同溶剂之间的相互作用能,杯[4]吡咯在不同溶液中的构象变化以及杯[4]吡咯与溶剂分子之间的氢键相互作用进行了计算研究.模拟发现,杯[4]吡咯与不同溶剂问的相互作用能受溶剂分子偶极矩和杯[4]吡咯一溶剂分子间氢键相互作用影响.杯[4]吡咯在不同溶液中的构象发生翻转的主导因素是杯[4]吡咯与溶剂分子问形成氢键相互作用,溶剂分子的偶极矩不是杯[4]吡咯发生构象转化的主要因素.关键词杯[4]吡咯;溶剂;相互作用;构象;氢键中图分类号O641文献标识码A文章编号0251—0790(2005)02—0312—

4、05阴离子和中性分子的识别在生命过程中具有重要的地位,杯吡咯化合物所具有的对阴离子和中性分子的识别能力引起了人们的研究兴趣[1叫].分子识别过程一般在溶液中进行,因此研究溶液对该类化合物的影响具有重要的意义.分子动力学(MD)模拟是研究分子在溶液中构象变化的主要模拟手段之一[5],可以模拟分子在溶液中的状态.为了深入研究不同溶剂对杯i-4]吡咯的影响以及不同溶液中杯[4]吡咯的构象变化,在前文[6I]的基础上,本文sch.m.1利用分子动力学模拟方法,对Scheme1所示的杯Chemicalstru

5、ctureofthecompoundinvestigatedE4]吡咯在不同溶液中的行为进行探讨,为研究不同溶液对杯[4]吡咯的影响提供了理论依据.1计算方法采用文献[3]的OPLS力场参数描述杯[4]吡咯的力场;溶剂分子的力场参数采用OPLS—UA力场,且在模拟过程中把溶剂分子当作刚体,用SHAKE算法进行约束分子动力学模拟.所有模拟工作均采用GROMACS3.1.4软件包,分子动力学模拟均在等温等压(NPT)下进行.通过BERENDSEN算法来保持恒定的温度(298.15K)和恒定的压力(1.0

6、1325×10Pa),温度的弛豫时间为0.1ps,压力的弛豫时间为2ps.非键相互作用使用双截断(cut—off)半径(O.9和1.4rim),在整个模拟过程中用SHAKE算法来保持杯[4]吡咯所有的键长恒定为力场中的平衡键长.以分子力学优化后的杯[4]吡咯的最低能量构象1,3一交替式构象作为初始构象,将初始构象置于预先用分子动力学进行平衡的含有500个溶剂分子的立方溶剂盒子中.对于纯溶液的模拟,也采用相同的模拟条件,模拟的立方溶剂盒子中含有512个溶剂分子.对不同纯溶液和杯[4]吡咯溶液体系都进行

7、了长达1Ons的长时间分子动力学模拟,模拟的时间步长为0.002ps,在整个模拟过程中记录模拟的轨迹和能量.收稿日期:2003一l1—26.基金项目:国家自然科学重点基金(批准号:29832050)和教育部高等学校骨干教师资助计划项目资助.联系人介绍:孙宏伟(1966年出生),男,博士,副教授,主要从事分子模拟及结构化学研究.E-mail:sunhw~nankai.edu.Cn陈沛全等:杯[4]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究3132结果与讨论2.1纯溶液的分子动力学模拟表1列出了实验和计算得到

8、的密度与汽化焓的数值,显示溶剂密度的实验值与计算值的偏差小于0.1g/cm.,汽化焓的偏差小于1kJ/mo1.由此可见,模拟能很好地重现纯溶液的物理性质,说明所选溶剂模型能合理地反映真实溶剂分子之间的相互作用力.Table1Physicalpropertiesofpuresolventn.Allthedataweretakenfromhttp://chemfinder?eamhridgesoft.corn/’6.AUthedataweretakenfromNISTCh