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1、云南大学学报(自然科学版),2004,26(3):245～250CN53-1045/NISSN0258-7971JournalofYunnanUniversityX槲皮素分子的几何构型优化1212李涛洪,宋仲容,李聪,潘蓄林(1.云南大学化学系,云南昆明650091;2.渝西学院化学系,重庆402168)摘要:以槲皮素分子为例用DFT/B3LYP5种基组,HF3种基组,和AM1方法分别进行了结构全优化,并将优化结果与实验结构进行比较.就计算与实验数据的异同,基组与优化效果的关系,最低能量对照等作了分析,进而对非平面共轭有机分子的构型优化提出建议.关键词:槲皮素;B3
2、LYP;HF;AM1;构型优化中图分类号:O624.42;O641.1文献标识码:A文章编号:0258-7971(2004)03-0245-06理论化学研究中,在进行物质结构、反应机理、构数据进行讨论,以引起应有的关注.构效关系等深层次的研究之前,往往需要对分子的abinitioHF作为一种传统的方法一直被广泛[6]几何构型进行优化,而构型优化的可靠性直接影响使用,但这种方法的缺点是难以考虑电子相关到深层次的精确计算.因此寻找适当的构型优化计作用.其他方法如MP,CISD,CCSD(T)等由于计[7]算方法对于理论研究是十分有必要的,同时这也是算量很大不便用于较大的
3、体系.密度泛函理论计算化学领域的研究者十分感兴趣的一个问题.由(DFT)考虑了电子自旋相关效应,其精度通常要比[8]于构型优化的计算量往往较大,而半经验方法(如不考虑电子自旋相关的HF方法好.由于计算精AM1方法)由于计算量小,所耗机时短而一直用于度较高,已逐渐被用于对大分子的理论研究,如对较大分子的构型优化.随着计算机计算能力的大大一些药物分子进行构型、能量及光谱等性质研究,[9～11]提高以及量子化学计算方法的发展,对计算的准确所得结果较好地说明了实验事实.AM1方性和精度也提出了越来越高的要求.已经有对有机法,由于是一种近似计算方法,所以一般不用于精小分子,无
4、机双原子、三原子和多原子分子的几何确的定量计算,而更多用于大体系的定性研究.虽[1,2]构型优化计算的系统性比较,还有对较小的分然有一些成功的范例,但对像槲皮素这样整个分子子间作用体系、共轭烯烃等的不同方法(或基组)构为一较大的共轭体系,且分子中有较多取代基的有[3～5]型优化的讨论.在对分子几何构型的优化时机分子,比较这些方法的计算结果非常有意义.可供选择的方法很多,用哪种方法更为可靠尚无规1材料与方法律可循.前述工作涉及的分子体系不大,几何构型仅考虑键长和键角.分子的几何结构直接影响到分槲皮素(图1)属黄酮类化合物.这类化合物广子的化学行为,特别是一些官能团较多
5、,空间构像泛存在于自然界的多种植物中,由于其结构上的特较为复杂的有机分子,几何构型的可靠性更是至关点(大共轭体系、多酚类化合物)是一种很好的抗氧[12,13]重要,因为对于这类分子,几何构型往往决定了分化剂,且具有较强的生物活性.近年来的研究子的反应活性.很明显,对非平面共轭有机分子的发现这类化合物对DNA有保护作用,对于癌症、构型优化就是一个不可回避的重要问题,但见于文心血管疾病、免疫系统衰弱、脑功能障碍、白内障等[14～16]献报道的不多.我们以槲皮素为例作了不同方法不疾病都有预防和治疗的功效.槲皮素由于其同基组的构型优化,并对照晶体衍射实验得到的结结构上的特殊
6、性而成为这类化合物中最为典型的X收稿日期:2003-09-28基金项目:云南省与中国科学院省院合作项目(2000YK-01);重庆市教育委员会科技计划项目(B3-6-61).作者简介:李涛洪(1979-),男,云南人,硕士生,主要从事计算机分子模拟方面的研究.246云南大学学报(自然科学版)第26卷一种,同时它也是众多黄酮类化合物中活性最高的336-311G水平,HF的计算结果与实验值的偏化合物之一.差,键长是0.0013nm,键角2.4°;DFT/B3LYP分别为0.0008nm和1.0°.基组增大为6-311++G(3df,2p),HF计算结果无改善,DFT/B
7、3LYP准确度增加.而对多原子分子(不超过9个原子)的构[2]3型优化统计显示,在B3LYP/6-31G水平,平均偏差对键长0.0024nm,键角1.2°.基组提高至336-311G,则分别为0.0024nm和1.1°.就是理33论水平提高到QCISD(T)/6-311G,键长偏差仍为0.0018nm,键角1.0°.与这些工作相比,我们对于槲皮素构型优化的键长、键角计算结果还是满图1槲皮素结构意的.表1中的各种计算结果,虽有一定差异,从键Fig.1Quercetinstructure长、键角看并无本质差别,且都与实验值吻合得很好.HF不考虑电子相关,基组中引入极
